【摘要】通過(guò)對(duì)某火力發(fā)電廠汽輪機(jī)用奧氏體不銹鋼管損壞事故的調(diào)查了解，運(yùn)用現(xiàn)代的失效分析方法和手段，將事故鋼管取樣進(jìn)行檢驗(yàn)，找到了不銹鋼管破裂的原因，為保證設(shè)備安全運(yùn)行，預(yù)防類似事故的發(fā)生提供技術(shù)保障。
　　關(guān)鍵詞：失效分析，裂紋，原因分析
　　1汽機(jī)主油泵的作用
　　主油泵是蝸殼型離心泵，安裝在前軸承箱中的汽輪機(jī)外伸軸上，與汽輪機(jī)主軸采用剛性連接，由汽輪機(jī)主軸直接驅(qū)動(dòng)，以保證運(yùn)行期間供油的可靠性。離心式主油泵自吸能力較差，必須不斷地向其入口供給充足的低壓油：在啟動(dòng)升速和停機(jī)期間，由交流潤(rùn)滑油泵向其供油；在額定轉(zhuǎn)速或接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)由注油器向其供油。主油泵出口有管道與油箱內(nèi)的注油器進(jìn)口相連。
　　由于連接主油泵和注油器的管道內(nèi)介質(zhì)為潤(rùn)滑油，所以對(duì)管道內(nèi)的清潔度要求高，管道一般采用奧氏體不銹鋼制成。
　　2樣品簡(jiǎn)況
　　某火力發(fā)電廠擴(kuò)建工程6#機(jī)主油泵潤(rùn)滑油出口管在機(jī)組試運(yùn)行近二十小時(shí)后發(fā)生漏油，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該管彎管的一端距離焊縫邊緣約10mm處有裂縫，于是截取開(kāi)裂彎頭段進(jìn)行開(kāi)裂原因分析。
　　管子設(shè)計(jì)材質(zhì)為0Cr18Ni9，規(guī)格為φ159mm×7mm，設(shè)計(jì)油壓小于3.0MPa，工作壓力約2.5MPa，工作油溫約50℃。該潤(rùn)滑油系統(tǒng)使用的是高質(zhì)量、均質(zhì)的精煉礦物油，并且必須添加防腐蝕和防氧化的添加劑，但不得含有任何影響潤(rùn)滑性能的其他雜質(zhì)，潤(rùn)滑油的牌號(hào)為32L-TSA/GB11120-89透平油，且經(jīng)過(guò)化學(xué)成分檢驗(yàn)合格。
　　3檢驗(yàn)結(jié)果
　　3.1宏觀觀察
　　潤(rùn)滑油出口管彎管的一端距離焊縫邊緣約10mm處開(kāi)裂，開(kāi)裂兩側(cè)匹配性較差，這說(shuō)明出口管開(kāi)裂為脆性開(kāi)裂，如圖1所示。
　　                          
　　                                                         圖1開(kāi)裂彎管全貌
　　在開(kāi)裂處的彎管內(nèi)有銹蝕現(xiàn)象，而直管部分較為光亮。
　　彎管的另一側(cè)焊縫內(nèi)壁腐蝕現(xiàn)象相對(duì)輕微。
　　另外，據(jù)肉眼觀察彎管外壁有不均勻的打磨痕跡。
　　3.2壁厚測(cè)量
　　在彎管中部位置截?cái)啵�分別測(cè)量彎管外圈、內(nèi)圈和兩側(cè)的壁厚，結(jié)果如下：
　　內(nèi)圈壁厚/mm:7.207.307.32
　　外圈壁厚/mm:4.424.724.20
　　側(cè)面/mm:6.305.706.02
　　可以看出，彎管在中間處的內(nèi)外圈壁厚不等，外圈壁厚明顯小于內(nèi)圈，這說(shuō)明彎管是由直管彎曲而成。
　　3.3化學(xué)成分復(fù)查
　　由于彎管和直管段銹蝕不同，均進(jìn)行了化學(xué)成分復(fù)查，如表1所示。
　　表1彎管和直管化學(xué)成分
　　                   
　　從表中可以看出，彎管和直管段化學(xué)成分均符合GB/T1220-2006的規(guī)定。
　　3.4金相組織觀察
　　經(jīng)夾雜物分析、開(kāi)裂焊縫附近組織與晶粒度、開(kāi)裂焊縫附近的沿晶腐蝕、未裂焊縫端的沿晶腐蝕、彎管中部的沿晶腐蝕等組織觀察，結(jié)果說(shuō)明在斷口附近（離焊縫約10～12mm處）彎管內(nèi)外表面，及直管部分都存在沿晶腐蝕現(xiàn)象，只是彎管比直管?chē)?yán)重，管內(nèi)比管外嚴(yán)重，彎管已裂端焊縫比未裂端焊縫內(nèi)側(cè)嚴(yán)重。在彎管外壁發(fā)現(xiàn)的最大沿晶腐蝕裂紋深度達(dá)到4mm，已超過(guò)半個(gè)薄厚。
　　另外經(jīng)斷口的掃描電鏡觀察結(jié)果顯示斷裂為沿晶斷裂，沿晶腐蝕嚴(yán)重，與金相觀察結(jié)果一致。對(duì)斷口進(jìn)行了X射線衍射物相分析，分析結(jié)果顯示，斷口的主要物相為：γ（Fe，Ni）、Cr7C3、FeNi3。
　　4結(jié)果分析討論
　　4.1彎管生產(chǎn)工藝分析
　　彎管中間位置外圈壁厚明顯小于內(nèi)圈，這說(shuō)明彎管是由直管彎曲而成。由圖8～10可以看出，彎管夾雜物沿著管子的軸向拉長(zhǎng)或斷裂，說(shuō)明彎管為軋制管而非鑄造管。
　　一般的薄壁鑄造管在管壁中心應(yīng)有兩個(gè)方向柱狀晶生長(zhǎng)的交界線，而被檢彎管的斷口上無(wú)此特征，這也說(shuō)明彎管并非鑄造管。
　　4.2晶間腐蝕敏感性
　　晶間腐蝕是指沿著多晶體晶界或它的鄰近區(qū)域發(fā)生發(fā)展的一種局部腐蝕。奧氏體不銹鋼多半在約427～816℃的敏化溫度范圍內(nèi)，在特定的腐蝕環(huán)境中易發(fā)生晶間腐蝕。化學(xué)成分、晶粒尺寸、冷加工對(duì)晶間腐蝕均有影響。
　　就化學(xué)成分而言，碳是影響晶間腐蝕最主要的因素，Cr、Ni也都有影響，從公式Creff＝Cr％-0.18Ni％－100C％可計(jì)算出抗晶間腐蝕的性能。Creff數(shù)值越高，
　　抗腐蝕能力越強(qiáng)，將被檢樣直管和彎管的化學(xué)分析結(jié)果代入公式，有：
　　直管Creff＝18.20－0.18×8.3-100×0.042＝12.506
　　彎管Creff＝17.45－0.18×8.27－100×0.076＝8.3614
　　從Creff值可以看出，直管抗晶間腐蝕能力優(yōu)于彎管。
　　沿晶析出物集中在晶界上，通常晶粒越大，單位面積上析出物越多，基體Cr含量降低越多，晶間腐蝕越容易。
　　觀察發(fā)現(xiàn)，彎管外壁有顯著的磨削加工痕跡，加工留下的殘余應(yīng)力必然會(huì)加劇晶間腐蝕的發(fā)生。
　　在以上三點(diǎn)的綜合作用下，彎管的綜合抗晶間腐蝕能力比直管差。
　　4.3焊縫腐蝕
　　具有沿晶腐蝕傾向的材料，在焊縫熱影響區(qū)內(nèi)發(fā)生的沿晶腐蝕叫焊縫腐蝕。因?yàn)樵诤缚p熱影響區(qū)內(nèi)有的部位恰好處在析出特定相的敏感溫度范圍之中，在腐蝕介質(zhì)作用下，這一部分就會(huì)發(fā)生沿晶腐蝕。被檢失效油管開(kāi)裂位置在離焊縫10～12mm左右彎管一側(cè)，此處的腐蝕屬于焊縫腐蝕。
　　斷口的X射線衍射分析結(jié)果顯示，斷面有Cr7C3析出物，由于該析出物的出現(xiàn)，導(dǎo)致晶界附近基體貧Cr，而引起沿晶腐蝕。
　　4.4彎管直管腐蝕分析
　　上述實(shí)驗(yàn)證明，彎管不僅在焊縫的熱影響區(qū)有嚴(yán)重的晶間腐蝕（即焊縫腐蝕），而且在彎管的內(nèi)外表面均有較為嚴(yán)重的晶間腐蝕。另外發(fā)現(xiàn)，直管內(nèi)外表面也有較為嚴(yán)重的晶間腐蝕。根據(jù)油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，管內(nèi)潤(rùn)滑油中無(wú)嚴(yán)重腐蝕成分。排除管內(nèi)潤(rùn)滑油的影響，彎管內(nèi)外壁應(yīng)該在管道投入使用前有被腐蝕介質(zhì)作用的過(guò)程。
　　綜上，彎管內(nèi)外壁的晶間腐蝕和焊縫腐蝕是潤(rùn)滑油出口管破裂的主要原因，潤(rùn)滑油出口管在使用前已被嚴(yán)重腐蝕。
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