高溫臨氫設(shè)備的材質(zhì)損傷及安全保障

1、高溫臨氫設(shè)備的材質(zhì)損傷及安全保障,高溫臨氫設(shè)備對(duì)材料性能的基本考慮,高溫強(qiáng)度，包括持久強(qiáng)度和短時(shí)高溫拉伸強(qiáng)度蠕變及蠕變脆化氫(腐)蝕氫脆和氫致開裂(低周)疲勞長期使用后性能的退化(韌性、塑性等)復(fù)合內(nèi)層及其焊接部位的腐蝕和應(yīng)力腐蝕復(fù)合內(nèi)層及其焊接部位的氫致開裂復(fù)合內(nèi)層與母材基體連接的可靠性,介紹的主要內(nèi)容,金屬材料的氫損傷 鉻鉬鋼的回火脆化 在役熱壁加氫反應(yīng)器的失效案例 我國加氫反應(yīng)器隨機(jī)試塊解剖分析與材料性

2、能跟蹤研究情況 熱壁加氫反應(yīng)器安全運(yùn)行的保障措施,,熱壁加氫反應(yīng)器運(yùn)行過程中的材質(zhì)劣化問題,主要問題反應(yīng)器殼體及其對(duì)接焊縫的回火脆化反應(yīng)器殼體及其對(duì)接焊縫的氫脆不銹鋼堆焊層表面裂紋的形成及擴(kuò)展不銹鋼堆焊層與反應(yīng)器殼體之間的氫致剝離解決這些材質(zhì)劣化問題的可能性器壁母材及對(duì)接焊縫金屬的回火脆化是不可避免的其他問題均與反應(yīng)器器壁中的氫擴(kuò)散行為有關(guān)，設(shè)法控制氫擴(kuò)散，應(yīng)是提高反應(yīng)器使用安全性的有效途徑基本的安全措施反應(yīng)器使用前

3、的基本對(duì)策反應(yīng)器運(yùn)行過程中的安全措施反應(yīng)器停工期間的安全應(yīng)對(duì),,加氫反應(yīng)器使用前的基本保安措施,確定器壁母材及焊縫金屬的回火脆化敏感性、氫脆敏感性、不銹鋼堆焊層的脆化開裂傾向和抗剝離能力在反應(yīng)器的制造訂貨時(shí)，對(duì)于焊縫質(zhì)量的控制指標(biāo)應(yīng)當(dāng)十分明確，尤其針對(duì)焊縫金屬回火脆化性能的控制指標(biāo)根據(jù)制造過程中所得到的各種材質(zhì)狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果和反應(yīng)器的操作工藝條件，制定出合理的熱態(tài)開、停工程序以及緊急事故工況的處理程序和應(yīng)變措施。在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)

4、、制造過程中，應(yīng)訂制帶有與反應(yīng)器對(duì)接焊縫狀態(tài)相同的全尺寸掛片試板，并在反應(yīng)器投用前安置在反應(yīng)器內(nèi)，為以后評(píng)價(jià)反應(yīng)器材質(zhì)的脆化狀況提供必要的檢測對(duì)象。,,加氫反應(yīng)器運(yùn)行過程中的安全措施,反應(yīng)器投用后，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，應(yīng)注重保證操作運(yùn)行的平穩(wěn)性，避免發(fā)生飛溫和急冷事故。在裝置出現(xiàn)意外事故時(shí)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎處置，盡量避免過熱或急冷。在停工過程中嚴(yán)格執(zhí)行熱開停工程序，停工過程應(yīng)嚴(yán)格控制降溫速度。進(jìn)一步改進(jìn)目前的開停工工藝。如停工工序中增加適

5、當(dāng)?shù)拿摎溥^程，以降低停工后器壁中的殘留氫濃度。由于影響停工后器壁中殘留氫濃度的因素較多，因此，具體的脫氫措施應(yīng)根據(jù)反應(yīng)器的制造質(zhì)量和具體的停工計(jì)劃分別予以確定。如對(duì)于狀態(tài)良好反應(yīng)器，可以適當(dāng)降低最低升壓溫度和提高開停工的升降溫速度，反之亦然,,加氫反應(yīng)器停工期間的安全應(yīng)對(duì),檢測反應(yīng)器內(nèi)表面時(shí)，著重檢測反應(yīng)器內(nèi)件托臺(tái)、法蘭密封槽等構(gòu)件堆焊層的結(jié)構(gòu)完好狀況著重檢測反應(yīng)器筒體對(duì)接焊縫中可能出現(xiàn)的埋藏缺陷，注意對(duì)原始制造缺陷的跟蹤監(jiān)測。定期

6、解剖器內(nèi)掛片，著重評(píng)定焊縫金屬的材質(zhì)劣化狀況，并根據(jù)評(píng)定結(jié)果確定現(xiàn)行開停工工藝的合理性。盡量減少非計(jì)劃停工和反應(yīng)器在室溫環(huán)境中的停留時(shí)間，在非計(jì)劃停工期間，盡量將反應(yīng)器的溫度保持在較高的水平。同時(shí)盡可能將長時(shí)間的停工過程安排在氣溫較高的季節(jié)進(jìn)行,,鉻鉬鋼的回火脆化,回火與回火脆化：一般地，回火處理能夠提高材料的塑性和韌性，降低其抗拉強(qiáng)度。但在特定溫度區(qū)間的回火，會(huì)顯著降低鋼材的韌性韌性，這就是回火脆化(Temper Embrittl

7、ement)?；鼗鸫嗷姆诸悾旱蜏鼗鼗鸫嘈裕夯鼗饻囟葹?00~400℃，不可逆高溫回火脆性：回火溫度為300~600℃，可逆伴隨組織變化所產(chǎn)生的脆性：回火溫度大于650℃，不可逆化工設(shè)備的回火脆化制造時(shí)可能產(chǎn)生回火脆化在材料的回火脆化溫度范圍內(nèi)長期使用可能產(chǎn)生脆化化工設(shè)備的回火脆化以高溫回火脆化為主,高溫回火脆化的機(jī)制及其基本特征,高溫回火脆化的機(jī)制回火時(shí)鋼中的雜質(zhì)元素P, Sn, As, Sb等向晶界偏析，致使晶界弱

8、化，易在晶界破壞的同時(shí)產(chǎn)生脆性破壞高溫回火脆化的基本特征產(chǎn)生于300~600℃間的回火過程對(duì)拉伸性能影響不大，沖擊和斷裂韌性受影響。具體表現(xiàn)為韌性降低和脆性轉(zhuǎn)變溫度升高脆化程度與雜質(zhì)元素含量有關(guān)晶狀斷口的比例隨著材料脆化度的增加而增加對(duì)于同種材料，晶粒度越大，回火脆化量越大脆化具有可逆性,常用壓力容器用鋼的回火脆化問題,在常用的壓力容器用鋼中，以3Cr-1Mo和2.25Cr-1Mo鋼的回火脆化問題最為突出,鉻鉬鋼回火脆化的

9、影響因素,化學(xué)成分脆化元素：P, Sn, Sb和As等脆化促進(jìn)元素：Si,Mn和Cr等回火脆化的改善元素：Al,Nb, Ti, Te和B等熱處理?xiàng)l件降低淬火的冷卻速度，可以減小鉻鉬鋼回火脆化的敏感性回火熱處理參數(shù)PT＝18.5~20.5×103時(shí)，鉻鉬鋼回火脆化的敏感性增加鉻鉬鋼的焊縫組織焊縫組織中的O是脆化元素Si和Mn具有雙重作用，既提高焊縫韌性，也促進(jìn)脆化,鉻鉬鋼回火脆化性能的評(píng)價(jià),脆性系數(shù)J 系數(shù)：

10、 系數(shù)：PE系數(shù)：回火脆性的試驗(yàn)方法等溫回火脆化和步冷試驗(yàn)回火脆性的測試比較脆化前后材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度變化狀況，即測定DTT54(54J能量轉(zhuǎn)變溫度)和FATT(Fracture Appearance Transition Temperature)在確定的溫度下比較脆化前后材料韌性的變化狀況,典型的步冷試驗(yàn)變溫曲線,返回,脆性轉(zhuǎn)變溫度的測定,返回,回火脆化對(duì)材料斷裂韌性的影響,鉻鉬鋼的回火脆化與氫脆,鉻鉬鋼回火脆化后，其

11、抵抗氫致開裂的能力大大下降鉻鉬鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度越高，其抵抗氫致開裂的能力也越低回火脆化對(duì)材料氫脆性能的影響鉻鉬鋼的斷裂韌性和抗氫脆性能均隨著其回火脆性的增加而大幅度下降回火脆化與氫脆交互作用的模式回火脆化會(huì)導(dǎo)致材料晶界弱化，而鉻鉬鋼的氫致開裂以晶界開裂的形式為主，兩者相互促進(jìn),不同脆化程度的鉻鉬鋼的氫致開裂性能,返回,回火脆化對(duì)材料氫脆性能的影響,返回,回火脆化與氫脆的相互關(guān)系模式,鉻鉬鋼設(shè)備回火脆化問題的對(duì)策,控制雜質(zhì)元素，

12、降低材料的脆性系數(shù)隨著制造技術(shù)的改進(jìn)，鍛件的脆性系數(shù)在不斷降低提出具體的回火脆性控制指標(biāo)過去：現(xiàn)在：采用熱開停工工藝熱開停工工藝是指反應(yīng)器開停工時(shí)，當(dāng)器壁溫度低于最低升壓溫度時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的壓力不得超過設(shè)定界限，以避免反應(yīng)器在較低的溫度環(huán)境中發(fā)生脆性破壞。放置掛片試板，定期監(jiān)測在役設(shè)備材質(zhì)的回火脆化狀況,繼續(xù),鍛件的脆性系數(shù)在逐漸降低,返回,有關(guān)鉻鉬鋼回火脆化所存在的問題,利用步冷試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測長期服役后的脆化量并不可靠設(shè)計(jì)

13、中為控制材料回火脆化性能所采用預(yù)測公式的系數(shù)有較大的分散性與鍛件相比，焊縫的回火脆化問題日趨突出雖然鉻鉬鋼鍛件的脆性系數(shù)在逐漸降低，鍛件的回火脆化性能已得到了極大的改善，但是，歷年來產(chǎn)品中焊縫金屬的脆性系數(shù)則降低較少新材料投入使用時(shí)缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持對(duì)于2.25Cr-1Mo鋼，其回火脆性的預(yù)測公式是以7.5萬小時(shí)的等溫時(shí)效數(shù)據(jù)為依據(jù)的，而對(duì)于3Cr-1Mo等新材料則缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。,返回,回火脆性預(yù)測公式系數(shù)的分散性

14、,返回,部分在役反應(yīng)器的脆性參數(shù),返回,3Cr-1MoVTiB的回火脆化性能(廣告),產(chǎn)品焊縫的回火脆化性能,3Cr-1MoVTiB,鉻鉬鋼焊縫金屬的回火脆化性能,返回,28,金屬材料的氫損傷,氫脆(Hydrogen Embrittlement)：由金屬中的擴(kuò)散氫所造成的脆化現(xiàn)象氫蝕(Hydrogen Attack)：高溫高壓下氫與固溶碳或碳化物反應(yīng)生成甲烷，使晶界及非金屬夾雜物周圍產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象氫鼓泡(Blistering)：擴(kuò)散

15、原子氫在非金屬夾雜物或帶狀缺陷等部位沉積為分子氫而形成的鼓泡發(fā)紋或白點(diǎn)(Shatter Cracks, Flakes, Fisheye)：發(fā)生在大型鍛件中的一種氫致缺陷顯微穿孔(Microperforation)：室溫條件下由于極高壓氫作用而出現(xiàn)的極小發(fā)紋流變性能退化：含氫的金屬表現(xiàn)出的流變強(qiáng)度下降現(xiàn)象，包括高溫下的蠕變抗力下降和蠕變速率增大氫化物氫脆(Hydride)：鉭、鈮、釩、鋯、鋯合金和鈦合金等材料在氫環(huán)境中因形成相應(yīng)的

16、氫化物沉淀而導(dǎo)致的脆化,29,化工設(shè)備中常見的氫損傷行為,氫脆(Hydrogen Embrittlement)：對(duì)于鋼制設(shè)備，大多數(shù)的氫脆問題發(fā)生在接近室溫的環(huán)境中。對(duì)于鐵素體材料，在100oC以上的環(huán)境中發(fā)生氫脆的現(xiàn)象較為罕見。此外，不少應(yīng)力腐蝕問題的實(shí)質(zhì)也是材料的氫脆行為。氫蝕(Hydrogen Attack)：由于氫蝕是一種化學(xué)反應(yīng)過程，因此，在材料確定的前提下，只有當(dāng)溫度和氫分壓超過一定界限時(shí)，氫蝕才會(huì)發(fā)生氫化物氫脆(H

17、ydride)：對(duì)于采用非鐵合金制造的臨氫設(shè)備，氫化物氫脆有可能導(dǎo)致設(shè)備失效,30,金屬材料的氫脆及氫脆的三種形式,氫致環(huán)境脆化 (Hydrogen Environment Embrittlement)：指材料在氫環(huán)境中發(fā)生塑性變形時(shí)所表現(xiàn)出的機(jī)械性能退化現(xiàn)象，與氫濃度和應(yīng)變速率有關(guān)，無閾值。氫致應(yīng)力開裂 (Hydrogen Stress Cracking)：指材料在低于屈服應(yīng)力的拉伸荷作用下發(fā)生脆性破斷的現(xiàn)象，其特征包括：(1)發(fā)

18、生的溫度范圍較小。 (2)應(yīng)變速率越低，脆性越明顯。(3)有一定的閾值。此值與材料的強(qiáng)度和其中的氫濃度有關(guān)。(4)具有延遲性。拉伸延性喪失(Loss in Tensile Ductility)：指材料溶解氫后其拉伸延性下降，斷裂應(yīng)力降低，但屈服應(yīng)力不變。三種形式之間互有區(qū)別，但不相互排斥,31,三種形式氫脆的基本特征,繼續(xù),32,氫致應(yīng)力開裂,返回,33,拉伸延性喪失,返回,34,氫脆的影響因素,氫濃度: 材料中氫濃度的增加，會(huì)使其

19、抗拉強(qiáng)度的閾值下降，開裂孕育期和開裂過程縮短，延伸率也明顯下降。溶液中的pH值越低，材料發(fā)生氫脆的傾向越大，應(yīng)變速率:材料的氫脆敏感性一般隨著應(yīng)變速率的降低而增加。環(huán)境溫度：一般認(rèn)為，鋼在-30~30oC的溫度范圍內(nèi)氫脆的敏感性最高。材料的自身狀況：鋼材的強(qiáng)度愈高，對(duì)氫脆的敏感性也就愈大。不同的顯微組織也對(duì)其有很大影響(馬氏體組織>珠光體>奧氏體組織)。合金元素: 一般認(rèn)為，P、As、Sb、Te和Bi是屬于毒化劑元素

20、。它們都會(huì)促進(jìn)鋼的氫脆。而Al、Ti、V和B等等合金元素的存在則有利于提高低合金鋼的抗氫脆能力。,35,氫(腐)蝕(Hydrogen Attack)及其基本特征,氫蝕是一種發(fā)生在鋼材內(nèi)部的不可回復(fù)的化學(xué)反應(yīng)過程：,氫蝕發(fā)生的決定因素：環(huán)境溫度和氫分壓氫蝕過程的三個(gè)階段：(1)孕育階段；(2)性能迅速變化階段；(3)最后階段氫蝕反應(yīng)發(fā)生在鋼材表面時(shí)表現(xiàn)為表面脫碳，從而造成表面的硬度以及近表面區(qū)域的強(qiáng)度下降氫蝕反應(yīng)發(fā)生在鋼材內(nèi)部時(shí)表現(xiàn)

21、為內(nèi)部脫碳和開裂。當(dāng)氫蝕尚未達(dá)到極為嚴(yán)重的程度時(shí)，從外觀上觀察不到破損的跡象，材料截面也不會(huì)明顯減薄。但氫蝕裂紋產(chǎn)生后，鋼材的延性和強(qiáng)度將顯著降低繼續(xù),和,36,輕度氫蝕時(shí)的表面脫碳狀況,,,,0.1 mm,返回,37,較為嚴(yán)重的氫蝕狀況,,,,0.5 mm,返回,38,十分嚴(yán)重的氫蝕狀況,,,,0.75 mm,返回,對(duì)照,39,鋼材抗氫蝕能力的影響因素,合金元素的影響作用碳含量增加，抗氫蝕能力下降。增加穩(wěn)定碳化物形成元素(鉻、

22、鉬、鎢、釩、鈦和鈮等) 能提高鋼的抗氫蝕能力環(huán)境因素溫度和氫蝕起始溫度氫分壓和氫蝕起始?xì)浞謮篘elson曲線與抗氫鋼Nelson曲線是反映碳鋼及一些鉻鉬鋼在高溫臨氫環(huán)境下安全使用界限的一組經(jīng)驗(yàn)曲線根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，Nelson曲線在不斷修訂,40,1983 年版的Nelson曲線,41,1990 年版的Nelson曲線,42,90 年版Nelson曲線有關(guān)0.5Mo鋼的氫蝕數(shù)據(jù),43,氫蝕的發(fā)生與預(yù)防,在役設(shè)備發(fā)生

23、氫蝕的主要原因材料誤用操作條件提高設(shè)備的焊接質(zhì)量不合格或熱處理不當(dāng)氫蝕的預(yù)防措施根據(jù)設(shè)計(jì)條件(溫度、氫分壓)合理選用合適的抗氫鋼種選用不銹鋼或其他非鐵合金使用抗氫蝕的合金襯里使用耐火襯里或其他措施降低設(shè)備的使用壁溫,返回,44,有不銹鋼堆焊層的0.5Mo鋼的狀況,返回,對(duì)照,45,在役熱壁加氫反應(yīng)器的失效案例,使用了三年后修復(fù)時(shí)脆性破壞的熱壁加氫反應(yīng)器日本礦業(yè)公司的一臺(tái)熱壁加氫脫硫反應(yīng)器，該反應(yīng)器的退役原因是反應(yīng)器在使

24、用三年以后的補(bǔ)焊修復(fù)過程中從內(nèi)件支承架處發(fā)生了環(huán)向脆性斷裂解剖分析的結(jié)果顯示，服役期間反應(yīng)器材質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重脆化和修復(fù)的熱處理過程中引起的較大熱應(yīng)力是該反應(yīng)器失效的主要原因使用了26年后退役的熱壁加氫反應(yīng)器聯(lián)合油公司的六臺(tái)熱壁加氫反應(yīng)器在服役了26年后，由于主焊縫中產(chǎn)生了大量的線性缺陷影響安全使用而退役解剖分析的結(jié)果顯示，主焊縫中的線性缺陷是在焊縫金屬發(fā)生一定程度的脆化之后，原始制造缺陷在開停工過程中逐漸擴(kuò)展而形成的,46,被解剖的

25、熱壁加氫反應(yīng)器的基本參數(shù),47,修復(fù)時(shí)發(fā)生脆性破壞的熱壁加氫反應(yīng)器,運(yùn)行概況及失效過程脆性破壞的基本情況支承架附近堆焊金屬的開裂堆焊金屬開裂至母材形成潛伏的裂紋源器壁母材發(fā)生了嚴(yán)重的回火脆化器壁母材所產(chǎn)生的嚴(yán)重回火脆化，為器壁在較低的應(yīng)力水平下發(fā)生氫致開裂提供了充分的條件消除應(yīng)力退火熱處理的影響作用消除應(yīng)力退火所造成的局部熱應(yīng)力為反應(yīng)器器壁發(fā)生脆性破壞提供了推動(dòng)力,返回,48,運(yùn)行概況及失效過程,運(yùn)行概況70年1月投用，

26、至73年10月累計(jì)運(yùn)行3萬小時(shí)。正常操作溫度為332~432℃。運(yùn)行期間進(jìn)行過四次內(nèi)部檢查和焊接修補(bǔ)。失效過程73年10月對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行了詳細(xì)檢驗(yàn)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，并對(duì)補(bǔ)焊處進(jìn)行了2小時(shí)680℃的局部消除應(yīng)力退火。退火后在反應(yīng)器內(nèi)件支承架附近發(fā)現(xiàn)了三條環(huán)向裂紋，裂紋長度分別為5800mm、1860mm和850mm。其中最長的裂紋出現(xiàn)在加熱區(qū)域隔熱材料邊緣以外的附近區(qū)域。據(jù)稱在退火過程中共出現(xiàn)了三次異常響聲，其中第一次響聲是在

27、退火過程中升溫到375℃時(shí)發(fā)生的。,49,破壞的基本情況 (1) －加熱位置及相應(yīng)的裂紋,50,破壞的基本情況 (2) －開裂面上的裂紋分布,返回,51,破壞的基本情況 (3) －托架附近的潛伏裂紋,返回,52,支承架附近堆焊金屬的開裂分析,支承架附近堆焊金屬的開裂狀況經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)內(nèi)件支承架與筒體的焊接處存在微裂紋。這些裂紋沿347焊縫金屬中的s相擴(kuò)展，大多數(shù)裂紋中止于347與309焊接金屬的熔合面上；少量裂紋則以氫致開裂的方式

28、擴(kuò)展到母材之中。開裂原因的分析對(duì)三種狀態(tài)(原始狀態(tài)、經(jīng)630℃脫氫和900℃脫s相)的堆焊金屬進(jìn)行了對(duì)比彎曲試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原始狀態(tài)的堆焊金屬具有明顯的脆性。造成堆焊金屬脆化的原因包括氫脆和在使用過程中產(chǎn)生的s相脆化。,返回,53,堆焊金屬對(duì)比彎曲試驗(yàn)的結(jié)果,返回,54,器壁母材的回火脆化狀況,取樣方式在不同壁厚處分別取樣，將部分材料進(jìn)行熱處理，得到三種狀態(tài)(原始狀態(tài)、625℃×5小時(shí)脫脆和690℃×5小時(shí)

29、脫脆)的試樣化學(xué)成份分析結(jié)果距反應(yīng)器內(nèi)表面3/4厚度處材料的J-系數(shù)為323脆性轉(zhuǎn)變溫度vTr40(即54 J轉(zhuǎn)變溫度TT54)的測試結(jié)果器壁的材質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重的回火脆化，器壁內(nèi)表面材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度增量DvTr40超過100℃器壁內(nèi)表面材料的脆化狀況最為嚴(yán)重。沿著厚度方向向外，材質(zhì)的回火脆化狀況由內(nèi)向外逐漸趨于緩和,返回,55,器壁母材的回火脆化狀況 (2),返回,56,消除應(yīng)力退火熱處理的影響作用,消除應(yīng)力退火在反應(yīng)器中造成的

30、局部溫升，在受熱區(qū)域周圍產(chǎn)生了相當(dāng)高的熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力的出現(xiàn)成為了那些處在隔熱區(qū)域邊緣的潛伏裂紋發(fā)生脆性擴(kuò)展的推動(dòng)力,返回,57,使用了26年后退役的熱壁加氫反應(yīng)器,運(yùn)行概況反應(yīng)器器壁母材的材質(zhì)劣化狀況焊縫金屬的埋藏裂紋擴(kuò)展是由于焊縫金屬發(fā)生嚴(yán)重的回火脆化后，造成其抵抗氫致開裂的能力迅速下降，從而在開停工過程中逐步發(fā)生氫致開裂不銹鋼堆焊層開裂行為的解剖分析不銹鋼堆焊金屬開裂是由于堆焊層嚴(yán)重脆化所至，但所有的堆焊層裂紋均終止于堆

31、焊層與母材的熔合面上,返回,58,反應(yīng)器26年的運(yùn)行概況,反應(yīng)器為板焊結(jié)構(gòu)，采用退火的2.25Cr-1Mo鋼板制造，在內(nèi)壁堆焊310和308兩層不銹鋼堆焊層64年投入使用后，操作溫度降到121℃(250?F)以下的熱循環(huán)操作共記50次。使用10年后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁堆焊層出現(xiàn)表面裂紋，超探證實(shí)這些裂紋沒有進(jìn)入母材。81年的局部檢查中發(fā)現(xiàn)，筒體主焊縫中存在線性缺陷。以后的檢測發(fā)現(xiàn)這些缺陷在逐漸擴(kuò)展。87年對(duì)主焊縫進(jìn)行100%超探，發(fā)現(xiàn)了

32、更多的線性缺陷，最大缺陷長達(dá)300mm。這一缺陷平行于筒體的環(huán)焊縫。為了避免由于檢測、修復(fù)以及嚴(yán)格的開停工工藝限制所造成長時(shí)間停工過程，決定于90年更換反應(yīng)器。,返回,59,反應(yīng)器器壁母材的材質(zhì)劣化狀況,化學(xué)成份分析結(jié)果退役反應(yīng)器器壁母材的J系數(shù)在60~200之間變化。焊縫金屬的脆性系數(shù)則明顯高于器壁母材器壁母材和對(duì)接焊縫金屬的回火脆化器壁母材的回火脆化量很小，而焊縫金屬脆性轉(zhuǎn)變溫度vTr54的變化幅度達(dá)109℃。筒體環(huán)焊縫中

33、埋藏裂紋缺陷的解剖根據(jù)超探結(jié)果，解剖了一個(gè)長90mm，沿壁厚方向最大高度為21mm的埋藏裂紋，解剖后裂紋的實(shí)際高度約為15mm。在焊縫的壁厚方向上，裂紋缺陷由長約5mm的原始焊接缺陷和長約10mm的階梯狀氫致裂紋組成。造成氫致裂紋擴(kuò)展的原因是焊縫金屬產(chǎn)生嚴(yán)重回火脆化后，其抵抗氫致開裂的能力顯著下降。,返回,60,反應(yīng)器器壁母材和對(duì)接焊縫的化學(xué)成份,61,反應(yīng)器器壁母材和對(duì)接焊縫的脆性系數(shù),表中的脆性系數(shù)分別按以下公式計(jì)算,返回,6

34、2,器壁母材和焊縫金屬的回火脆化狀況,63,脫脆前后焊縫金屬?zèng)_擊試樣的斷口形貌,返回,64,筒體環(huán)焊縫中的埋藏裂紋缺陷,65,筒體環(huán)焊縫中的埋藏裂紋缺陷 (2),66,筒體環(huán)焊縫中埋藏裂紋的斷口形貌,67,器壁母材及焊縫的氫致裂紋擴(kuò)展性能,返回,68,不銹鋼堆焊層的開裂狀況分析,不銹鋼堆焊層的開裂狀況六臺(tái)反應(yīng)器中，有四臺(tái)反應(yīng)器的不銹鋼堆焊層存在著大量的表面裂紋；其余兩臺(tái)的表面裂紋數(shù)量則很少不銹鋼堆焊層的化學(xué)成份分析產(chǎn)生裂紋的堆焊層