江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院 江苏徐州 221006
摘要：某企业HX-103换热器换热管从水侧注水加压过程中发生漏水，经检查，管束受损开裂部位距离管板约50mm，管板厚度约60mm，换热管材质为SS304。为探明换热管开裂原因，对其进行以下分析。
关键词：HX-103换热器；裂纹；分析
1.宏观检查
换热管经线切割后内、外表面情况如图1所示。由图1可见， 换热管内表（水侧）存在一层运行中生成的较致密氧化膜，未发现腐蚀沉积物；裂纹呈径向环状分布，经检查判断，环向裂纹由内至外贯穿管壁，导致换热管发生泄漏。
化学成分分析结果表明：除碳元素由于设备精度原因无法检测外，其余元素含量满足要求。
3.金相组织分析
换热管线切割后，经磨样、抛光、腐蚀，金相组织结果如图2。该换热管基体组织为奥氏体，伴有一定量的形变孪晶及碳化物，为不锈钢管正常组织。金相检验没有发现腐蚀现象。
图2 金相组织 200×
图3为换热管内表面附近出现的裂纹痕迹，说明其裂纹起源于内表面，与宏观检查判断一致，其产生原因与换热管使用环境及胀管施工操作有关。
5.扫描电镜分析
图4为换热管开裂处扫描电镜照片。
图4 换热管开裂处扫描电镜照片
扫描电镜结果显示，该断口为脆性断裂，存在二次微裂纹及类似疲劳痕迹。
6.能谱测试结果
7.结论及建议
（1）根据企业介绍，该换热管采用胀管工艺进行安装施工。对于SS304奥氏体不锈钢，经胀管后，在胀管部位由于变形而产生严重的应力集中，同时根据换热器结构及工作原理可知，在工作过程中换热管处于交变应力状态，容易在胀管变形应力集中处产生径向环状裂纹并逐渐内表面向外扩展，最终导致换热管出现贯穿裂纹，甚至断裂。此外，换热器在工作过程中处于高温至室温的反复交变，容易产生热应力疲劳。因此建议采取相应去应力处理措施。
（2）经测量，该换热管外径19.00mm，内径16.78mm，外径及壁厚符合GB/T 17395规定。按照国家标准GB/T 14975-2002《结构用不锈钢无缝钢管》规定，对于壁厚≤10mm的冷拔（扎）钢管或热轧（挤、扩）钢管应进行压扁试验、扩口试验，试验后不得出现裂缝或裂口。因此建议使用前进行相应测试。
论文作者:王建
论文发表刊物:《江苏科技报》2017年1期
论文发表时间:2017/9/20
标签：裂纹论文; 热管论文; 金相论文; 换热器论文; 应力论文; 组织论文; 奥氏体论文; 《江苏科技报》2017年1期论文;