16Mn钢油气集输管线弯管失效分析

用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析方法对油气井集输用16Mn钢弯管失效件的显微组织、宏观形貌和产物组成进行了分析.结果表明,输送介质中的CO2腐蚀引起弯管内壁变形处出现腐蚀坑,并在输送压力和油、气、固多相流的冲刷作用下使弯管顶端内表面产生应力腐蚀,从而导致弯管发生破裂.     

三效连续蒸发结晶装置中TA10换热器的失效分析

目的 针对国内某化工厂氯化铝生产线上三效连续蒸发装置中换热器发生的换热管束泄漏事故,进行相应的失效分析,找出其原因,以避免相似的腐蚀失效事故再次发生.方法 采用宏观检测方法确定发生腐蚀的位置及腐蚀的宏观形貌,由全浸试验确定TA10合金在管、壳程工况下的耐蚀性,通过电镜扫描观察表面腐蚀的微观形貌,最后借助能谱分析和X射线衍射的方法确定腐蚀产物的成分.结果 换热器中挡流板被腐蚀,其表面金属发生大面积不规则剥落,换热管束外侧发生严重腐蚀,金属大面积剥落,管程出口处只有焊缝处发生明显腐蚀.TA10合金在管程工况下不会发生腐蚀,而在壳程工况下,会发生较为严重的腐蚀,腐蚀表面呈现出多层状结构,且表面形状无规则,生成的腐蚀产物为TiH2.结论 TA10合金在壳程工况下,并不能达到良好的耐蚀效果,现有工艺条件下,露点的产生使换热管外侧有高浓度盐酸产生,其会和TA10合金发生严重的吸氢反应,从而导致氢致开裂以及吸氢脆化,伴随气体的冲刷,便出现了金属大面积剥落现象,换热管与管板在连接处发生缝隙腐蚀,缝隙内钛作为阳极发生溶解.最后针对性地提出了防腐蚀建议.     

某输气管线弯管开裂原因分析

某弯管发生刺漏现象,为明确该弯管开裂原因及失效机理,本文采用宏观分析、理化性能、微观分析、腐蚀模拟试验等手段对其进行分析研究。结果表明：该弯管开裂失效机理为硫化氢应力腐蚀,失效的主要原因为,该弯管热煨弯工艺不合理,导致弯曲段产生大量的马氏体组织,马氏体组织硬度较高,对硫化氢应力腐蚀开裂较为敏感;该弯管输送的天然气中含有游离水和硫化氢,硫化氢溶于游离水,对金属基体产生应力腐蚀作用,导致弯管发生开裂。     

TA2受电弓角断裂失效分析

采用化学成分分析,拉伸试验,金相显微镜和扫描电镜等方法对TA2受电弓角断裂原因进行了分析。结果表明:TA2受电弓角的断裂为疲劳断裂,疲劳源位于螺栓孔处弯管的外壁,断口有清晰的贝纹线特征,疲劳扩展区观察到疲劳辉纹;螺栓孔的左侧靠外壁处有明显的挤压变形痕迹,螺栓孔受到高频次的碰撞或外力挤压是TA2受电弓角发生疲劳断裂的主要原因。最后提出了相应的改进措施。     

油气计量装置弯管接头腐蚀失效的原因

采用宏观形貌、显微组织观察,腐蚀产物成分分析和电化学方法,分析了某采油厂计量装置采用的弯管接头在原油介质中发生穿孔的原因.结果 表明:失效弯管接头热影响区存在焊接缺陷,导致其耐腐蚀性能减弱;腐蚀产物主要成分为FeOOH,氧腐蚀为主要腐蚀类型;弯管接头外弧侧耐腐蚀性能最弱,且不断受到流体冲蚀,腐蚀加剧,最终形成穿孔.     

感应加热弯管开裂分析

通过对弯管母材组织、性能的检验和分析,研究了感应加热弯管的裂纹。使用显微镜、扫描电镜、能谱对开裂区域进行了检测。结果表明:弯管开裂是由于在制造过程中,接触污染铜或铜合金,在高温条件下弯曲过程中拉应力作用下导致的。     

高应变速率及低温对工业纯钛力学性能的影响

探讨了高应变速率(动态)和低温对工业纯钛TA2拉伸力学性能的影响.结果表明:高应变速率和低温对TA2力学性能有影响.室温下,低应变速率1.6×10-3 s-1下,随应变速率增加,抗拉强度变化不大,随后略有增加,在8.0×102～1.2×103 s-1的高应变速率下,强度下降(约14%),塑性开始略有下降,随后得到恢复,未发生脆化现象.常规应变速率下,在室温至-196℃温度范围内,随温度降低,强度大幅增加,在-196℃时,强度增加约50%,而塑性先略有下降,随后上升;-196℃时,升至40%,增加约48%,有增塑现象;但当较高应变速率和低温共同作用时,TA2发生脆化,塑性明显下降而强度增加.TA2在高应变速率、低温条件下独特的力学性能是与孪生和滑移变形机制是否启动有关.     

钛及钛合金的缝隙腐蚀行为

采用标准评价方法研究了工业纯钛和6种不同成分钛合金的缝隙腐蚀行为。缝隙由聚四氟乙烯垫片、螺栓和螺帽按统一次序和力矩组装而成。结果表明,在苛刻环境下(5mol.L-1 NaCl,pH2.8～3.2,沸腾状态)经过60d缝隙腐蚀试验,钛合金发生缝隙腐蚀的程度与钛合金材料有关,其中TiNi较为严重,TA7,TC4,TA2和Ti35较耐蚀,TA9和TA10具有良好的耐缝隙腐蚀性能。     

凝析气田集输管道弯管冲刷腐蚀数值计算

凝析气田集输管道中介质的流态和成分比较复杂,容易引起管道弯管发生冲刷腐蚀,导致管道事故。针对这一现象,将计算流体的方法引入到弯管的冲刷腐蚀的研究中,根据流体流动的规律,建立了弯管冲刷腐蚀的数学模型。根据气田集输管道中的实际运行参数,模拟三种工况下管道弯管中流体的运动。结果显示,管道中确实存在最大剪切应力和最大含液率的区域,并且气相介质流速越大,冲刷腐蚀越严重;弯管结构的改变,引起管道内介质流速和湍流强度等参数发生改变。研究成果可为研究流体力学因素对管道冲刷腐蚀的影响提供指导依据,还可以用以指导实际管道的腐蚀检测和结构的优化,减少气田事故的发生。     

振动对冰级船海水管道冲蚀磨损的影响及防护

目的研究海水管道在振动工况下受冰晶颗粒的冲蚀磨损规律,提出极地船海水管道系统优化措施,保障船舶在极地区域安全航行。方法通过CFD(计算流体动力学)中的离散相模型、冲蚀磨损模型和动网格技术,研究不同振动工况下冰晶两相流对水平和竖直方向布置的90°弯管冲蚀磨损特性,预测管道使用寿命变化情况。结果弯管磨损严重区域随振动工况发生改变,振动对水平弯管的磨损比对竖直弯管的大;振幅一定时,竖直弯管使用寿命均高于水平弯管,水平弯管从218.64 d降低到最小的12.75 d,竖直弯管从332.40d降到43.12 d。振幅为1 mm时,水平弯管在频率为10~20 Hz之间出现使用时间转折突变的现象,从112.01d增大到173.24 d,然后又大幅减小。结论振动对90°海水管道的使用寿命产生显著影响,80 Hz、2 mm振动工况的管道使用寿命比无振动时减少了205.89天。     

工业纯钛与铜镍合金的电偶腐蚀及电绝缘控制

采用电偶腐蚀试验方法研究了工业纯钛(TA2)与铜镍合金(B10)在不同面积比及不同海水流速条件下的电偶腐蚀倾向以及腐蚀程度,通过在两电偶对材料间串联不同阻值的绝缘电阻考察能有效防止电偶腐蚀发生的电绝缘判据。结果表明,TA2与B10在海水中具有较强的电偶腐蚀倾向,偶接后B10作为阳极腐蚀加重,且随着TA2/B10面积比的增大和海水流速的提高而加剧;试验条件下,两电偶对材料间绝缘电阻阻值高于56 kΩ时,可有效控制电偶腐蚀的发生。     

基于ADINA的弯管振动研究

采用Spalart-Allmaras湍流模型模拟流体运动情况,建立了弯管和流体的有限元模型;用ADINA对阀门开启过程中流体冲击导致的弯管振动现象进行流固耦合仿真分析,分析了3种不同流速下的弯管振动情形,并绘制了相关节点的位移-时间曲线。结果表明：随着弯管内流体流速的增大,弯管所受应力增大,弯管振动也越激烈。     

钛合金自冲铆接头微动磨损机理及疲劳性能

对钛合金同种TA1-TA1（TT）及异种TA1-Al5052（TA）,TA1-H62（TH）自冲铆接头进行疲劳试验,用扫描电子显微镜对断口及微动区进行观测研究其微动磨损机理,并研究下板强度对接头疲劳寿命和失效形式的影响.结果表明,断口裂纹萌生区即为微动磨损区.微动磨损导致微动区亚表面产生微裂纹并逐步扩展为宏观疲劳裂纹导致接头最终失效;微动磨屑在微动磨损过程中主要起减轻磨损作用.总体上TT接头具有最优疲劳性能,疲劳载荷较高时TA接头疲劳性能优异,疲劳载荷较低时TH接头疲劳性能优异.两板强度相当且疲劳载荷较高时失效形式主要为铆钉断裂,疲劳载荷较低时失效形式主要为下板断裂;而下板强度与上板强度相差较大时,疲劳失效形式为下板断裂.     

弯管接头开裂分析

某飞机飞行后例行检查时,2次发现回油路上与油滤相连的铝直角弯管接头出现漏油现象,经检查弯管接头螺纹部位发生开裂。通过外观检查、断口宏微观观察、断口定量分析、能谱分析、硬度检测和金相检验等方法对开裂铝直角弯管接头进行了分析。结果表明:弯管接头开裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于弯管接头外壁表面;A弯管接头受到较大起始应力,在振动应力的作用下裂纹进一步扩展;B弯管接头螺牙底部的裂纹应在较大应力下快速扩展形成。     

火力发电厂锅炉屏式过热器弯管泄漏失效原因分析及预防措施

某600 MW发电机组锅炉屏式过热器发生漏泄,造成机组非正常停机。通过现场检查、宏观、微观、测厚及化学成分分析,结合金相组织以及硬度分析,综合判断了管材失效的原因。结果表明,屏式过热器最内圈弯管不合理的结构及长周期的交变载荷作用,使弯管外壁内弧面产生横向疲劳裂纹,并向内壁扩展。高温高压蒸汽在该位置发生初始泄漏,连锁吹损其它管段,最终导致事故的发生;内壁表面加工划痕沟槽等原始缺陷是过热器弯管中性面的裂纹源,在爆裂及蒸汽泄漏过程的影响下向外壁扩展,形成贯穿性裂口。为防止类似事故再次发生,在检修、监督、设计及制造等方面均提出了相应的预防措施。     

TA1/AZ31B多层复合材料在热模拟过程中的变形行为研究

本文采用等温压缩试验研究了在变形温度为573K-723K,应变速率范围为0.01s-1-10s-1,压下量30%-50%的条件下TA1/AZ31B多层复合材料的塑性变形行为并利用光学显微镜观察显微组织的变化。研究表明：TA1和AZ31B在压缩复合过程中均发生塑性变形,但是钛镁多层复合材料各层的变形不同时且不均匀,AZ31B层的变形程度大于TA1层,且在变形过程中AZ31B层发生了动态再结晶。当应变速率为10s-1时,中间TA1层出现颈缩和断裂。计算结果证明Arrhenius本构方程可以准确预测TA1/AZ31B多层复合材料的流动应力行为,得到平均绝对相对误差为3.976%,相关系数为0.991。此外,基于动态材料模型(DMM)理论建立了TA1/AZ31B多层复合材料在真应变0.5下的加工图,确定最佳工艺条件在723K温度下,应变速率为0.01s-1,此时最大功率耗散值为28%。同时,TA1/AZ31B多层复合材料的加工图中存在一个不稳定区域,即变形温度范围为573K ~ 692K时应变速率范围为0.6-10s-1。     

非平面弯管成形过程的回弹补偿研究

回弹是管材弯曲卸载后必然发生的现象,严重影响弯管生产的精度和效率.通过等曲率弯曲试验研究,建立了弯管回弹前后半径之间的数学关系式,对离散成若干段圆弧的弯管回弹分别给与补偿,通过针对离散圆弧的拼接方法即可将整个弯管补偿后的形状确定,并由弯管补偿后的形状确定加工弯管的模具型面,为准确加工空间弯管提供一种新方法.根据此方法制造的模具所加工出的弯管与检验模具型面进行对比,验证出此方法可有效的并较准确地加工出非平面弯管.     

TA32钛合金板材的超塑性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5. 32×10~(-4)～2. 08×10~(-2)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5. 32×10~(-4)～3. 33×10~(-3)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8. 31×10~(-3)s~(-1)～2. 08×10~(-2)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%～519%之间;当应变速率为5. 32×10~(-4)s~(-1)时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

TA15钛合金高温持久腐蚀行为研究

为深入分析热盐应力腐蚀对TA15钛合金高温性能的影响,对大规格TA15钛合金棒材进行不同的表面腐蚀处理,测试了500℃/470 MPa条件下的持久性能,并对试样表面、断口处的组织特征进行观察,分析TA15钛合金的热盐应力腐蚀机制。结果表明：在500℃/470 MPa下,TA15钛合金对热盐应力腐蚀非常敏感,导致持久寿命显著降低;在腐蚀过程中,沿着α相界(β基体)发生复杂的化学反应,形成腐蚀氧化物并向内扩散;应力作用加速了腐蚀裂纹扩展,形成沿晶断裂特征,降低了试样的持久寿命。     

磁场环境对TA10铸锭中镍成分的影响

研究了磁场环境对TA10合金铸锭中镍元素分布的影响。结果表明,TA10铸锭中的镍成分受磁场环境变化的影响较大。真空自耗电弧熔炼在近似直螺线管内部的磁场环境下进行,材料在此环境下主要受到洛仑兹力和磁化力的影响。通过改变生产工艺条件可以得到成分均匀的TA10合金铸锭,加工材性能稳定。