史进-RBI——承压设备损伤模式识别(2015文字版)2015-6-15试卷.ppt

* 5.10 蠕变 主要影响因素 a) 蠕变变形速率的主要影响因素为材料、应力和温度，损伤速率(或应变速率)对应力和温度比较敏感，比如合金温度增加12℃或应力增加15%可能使剩余寿命缩短一半以上； b) 温度：在蠕变阈限温度下，一般不发送蠕变变形。高于温度阈值时，蠕变损伤就可能发生。在阈值温度下服役的设备，即使裂纹尖端附近的应力较高，金属部件的寿命也几乎不受影响； c) 应力：应力水平越高，蠕变变形速率越大，应力断裂的时间越短； d) 蠕变韧性：蠕变韧性低的材料发生蠕变时变形小或没有明显变形。通常高抗拉强度的材料、焊接接头部位、粗晶材料的蠕变韧性较低，更可能发生应力断裂。 5.10 蠕变 易发生的装置或设备 a) 蠕变温度阈值以上运行的承压设备，如催化重整装置热壁加氢反应器和加热炉炉管、加氢精制装置加热炉炉管、加氢裂化装置加热炉炉管，催化裂化装置热壁加氢反应器、分馏塔和再生器内构件，乙烯裂解装置的裂解炉炉管，延迟焦化装置的焦化炉炉管和焦炭塔、高温烟气管道等； b) 运行温度略低于蠕变温度阈值的承压设备，以及异种钢焊接接头，其焊接接头热影响区和局部高应力区易发生蠕变； c) 高温运行的其他设备，如加热器中的加热管、管座、管吊架，及锅炉主蒸汽管道、炉内构件都比较敏感。 5.10 蠕变 主要预防措施 a) 优化设计：设计时充分考虑各种不利因素，选择合理的截面形式和开孔补强，降低局部高应力，并使过热点和局部过热情况减到最小； b) 材料合金成分：选用蠕变韧性储备足够的材料，或添加合适的合金成分，并进行合适的焊后热处理提高材料蠕变韧性； c) 修复或更换：蠕变损伤不可逆，一旦检测到损伤或开裂，应进行寿命评价，发现严重损伤或裂纹时应修复或更换，采用焊接方法的宜选择较高的焊后热处理温度； d) 工艺优化：改进工艺运行参数或物料组分比，降低工艺运行温度至蠕变阈值以下，或减少设备局部过热情况，并减少结垢或沉积，对结垢和沉积物及时进行清除。 5.10 蠕变 检测/监测方法 a) 在役设备采用红外线监测方法观察有无过热，停车时对怀疑存在过热的部位和应力状态复杂的部位进行宏观检查和厚度测量，发现存在明显变形时可进行表面磁粉检测或渗透检测确认是否开裂，必要时可通过金相检查来分析损伤程度，甚至可微损或破坏性取样试验，测试材料高温力学性能； b) 在蠕变阈值以上运行的铬钼合金制设备，或运行温度接近蠕变阈值设备的焊接接头，应对焊接接头进行目视检测，确认是否有鼓胀、鼓包、开裂、下垂和弧状弯曲，每隔一定周期（2～4年）进行表面磁粉检测或渗透检测，运行周期较长（≥8年）的设备补加超声波横波检测，制造时存在缺陷或进行过返修的部位应作为检测重点区域； c) 目视检测和变形测量：目测检测是否有鼓胀、鼓包、开裂、下垂和弧状弯曲，对大直径（直径≥3.5米）设备采用激光测距仪器检查是否有直径增长情况，对非大直径设备（直径＜3.5米）用激光测距仪器、蠕变测量尺、量规检查是否有直径增长情况，或在表面设置标记点并测量标记间距有无增大； d) 在最可能发生壁厚减薄的地方测量壁厚。 相关或伴随的其它损伤模式 再热裂纹。 机械损伤 5.11 应变时效 损伤描述及损伤机理 钢在中等温度（100～300℃）下保温一段时间后，材料晶格出现了滑移层而扭曲，发生塑性变形，对固溶合金元素的溶解能力下降，呈现出饱和或过饱和状态，促使被溶物质扩散及析出，导致冲击功值及塑性下降，而强度和硬度提高。另外加工过程中发生塑性变形的钢材，经历一段较长时间的自然放置后，也同样会发生强度和硬度升高，延性和韧性降低。 损伤形态 无明显特征，一般通过金相分析和冲击试验判断，金相分析可了解脆性裂纹的形成过程，但在断裂发生前一般无法确定是否属于应变时效损伤。 敏感材料 低碳钢、钼钢、低合金钢，尤其是大多数早期的粗晶碳钢（1980年以前生产）。 5.11 应变时效 主要影响因素 a) 制造工艺：如果炼制过程中混入的杂质多，如N元素，钢材更易发生应变时效。氧气转炉法制造的钢材，及渗铝的全镇静钢对应变时效不敏感； b) 微观组织：N、C含量较高的沸腾钢和半镇静钢可能发生应变时效，近期制造的细晶粒全镇静钢不会发生应变时效； c) 应力：敏感材料在冷加工变形后如未将残余应力消除，在中温环境下易发生应变时效； d) 设备如果存在裂纹，须防范应变时效及其造成的脆性断裂； e) 敏感材料的加载和升温顺序及幅度是防止脆性断裂的关键； f) 敏感材料的裂纹或缺口附近进行焊接作业，易引起应变时效。 5.11 应变时效 易发生的装置或设备 采用敏感材料制造，且未将冷加工残余应力消除的设备。 5.11 应变时效 主要预防措施 a) 采用杂质较少，如N、C元素含量低的新型钢材，或完全脱氧的钢材； b) 在役的老旧装备，停车时