特殊工况用工艺管道的失效分析及其解决对策

摘要

本文综合应用了失效分析的基础理论、测试技术和表征分析方法,系统研究和解决了工业生产企业所发生的非金属材料和金属材料制特殊工况用工艺管道的失效案例。
　　 采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对两种颗粒改性PTFE软管的组成、结构等进行了表征分析;利用示差扫描量热法测试(DSC)、热重分析测试(TG)、差热分析仪(DTA)等热分析方法对两种颗粒改性PTFE软管的导热系数及其他热性能进行了测试分析;通过两个月的腐蚀介质浸泡试验,对软管的耐腐蚀性能进行了评价;并使用三维体视电镜对其表面形态进行了观察。
　　 结果表明国产和进口F4软管均是由基体聚四氟乙烯(PTFE)和填充料石墨粒子所组成的共混材料,进口软管表面质量相对好些。两种软管的热性能基本一致。它们能耐各种化学介质的腐蚀,性能均优异,两者的耐蚀性无明显差异。
　　 采用光电直读光谱分析和金相组织检验对高压循环气体冷却器三通夹套管的材质进行了检验分析;利用X射线荧光分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)和热重分析(TGA)等方法对夹套管内壁腐蚀物的化学成分和元素组成进行了表征分析,并通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对腐蚀物的微区形貌和成分进行了系统观察和深入分析。
　　 采用光电直读光谱(OES)、金相组织检验等方法对高压循环气体冷却器内管的化学成分和微观组织进行了表征分析和观察,并通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法对内管断口表面形貌及其表面腐蚀物的主要元素组成进行了观察和分析。
　　 采用光电直读光谱(OES)和金相组织检验对高压循环气体冷却器内管的材质进行了检验分析,通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对其爆裂断口的微区形貌和成分进行了系统观察和分析。
　　 采用ICP-AES等离子发射光谱、离子色谱和红外光谱(FTIR)对循环冷却水的元素种类、阴离子含量和沉淀物的成分进行了表征分析。
　　 结果表明高压循环气体冷却器的夹套管、内管的材质均符合质量评定标准;含有一定比例氯离子的不合格循环冷却水是导致内管腐蚀速率加快、壁厚局部减薄迅速,以致强度不足而发生爆裂的主要起因;冷却器的夹套管和内管弯头在冷却水出口处附近的严重结垢,产生了垢下腐蚀和点腐蚀,并导致水流改变产生了局部冲刷效应,这是内管、夹套管腐蚀加剧、壁厚减薄变快的另一关键原因;冷却器冷却水出口处及其附近的弯头的腐蚀物堵塞,干湿交替介质工况不仅导致腐蚀物的快速脱落和局部腐蚀加剧,而且脱落的腐蚀物又使水流改变流向产生冲刷作用,这是夹套管出口处附近内管腐蚀减薄快速的又一重要原因;冷却器的结垢现象相当严重,数量多、分布广、垢物硬,这是与加入的阻垢剂功能失效和加入量不足密切相关。
　　 最后根据上述关于工业生产中所使用的非金属材料和金属材料制特殊工况用工艺管道的失效分析,得出国产颗粒改性PTFE软管的主要性能已达到国外同类产品的水平。针对高压循环冷却器的失效提出了相应的解决对策,从而有效预防了类似事故的再次发生,减少了经济损失,避免了可能的人员伤亡,使企业的生产更加安全、可靠和高效。