摘要　对黄铜管换热器管束在制造中发生应力腐蚀,导致铜管破裂的内在原因进行了分析,优化了制造工艺方案,提出了黄铜管换热器制造中对管束进行氨渗漏检验应注意的事项.




    关键词　管束　应力　腐蚀　改进
　　低压加热器(ＪＤ-270)是山东齐鲁石化机械制造有限公司为某化肥厂制造的换热器,该设备按ＧＢ151―1999《管壳式换热器》、ＪＢ/Ｔ8184―1999《汽轮机低压给水加热器技术条件》进行设计、制造、检验与验收.

由于制造经验不足,铜管管束产生应力腐蚀破裂,致使管束整体报废,造成巨大的经济损失.

本文就此分析并提出工艺优化方案,使管束的二次制造取得成功.


    1　设备基本参数及制造要求
    该换热器为立式Ｕ形管束换热器,筒体材质为16ＭｎＲ,外形尺寸为??1100ｍｍ×12ｍｍ×5896ｍｍ,管束由材质16ＭｎⅢ、厚度为112ｍｍ的管板与19组共610根Ｕ形管组成.

Ｕ形管由材质为ＨＳｎ70-1,规格为??20ｍｍ×1ｍｍ的锡黄铜管(ＧＢ/Ｔ8890―1998中较高精度Ｙ2状态管)[1]冷弯成型.

设备基本参数如表1.



    热管与管板连接采用贴胀加强度焊.

设备制造完毕后,管程壳程分别以3.2ＭＰａ和1.08ＭＰａ水压试验,壳程试验完毕后将水放出、吹干.

充入1%(体积分数)氨,以压力0.7ＭＰａ(表压)进行渗漏试验,检查换热管与管板胀接接头的气密性(图纸技术要求规定).


    2　黄铜管的应力腐蚀与破裂
    在壳程水压合格后,转入壳程氨渗工序.

由于不具备Ｃ法氨渗条件,故施工人员按Ｂ法进行,致使氨渗2～3ｈ后发现管头大面积泄漏,抽出管束发现管束外表面整体成淡蓝色,直管段与弯管段有不同程度的贯穿性裂纹,用手指就能将裂纹处撕开,铜管已xx破裂.

腐蚀外观情况见图1,黄铜管碎片情况如图2所示.


　　取1件新管和1件旧管进行金相检查,新管试样经微观金相检查(见图3)未发现裂纹,但是弯管处内壁厚度为1.1ｍｍ,外壁厚度为0.9ｍｍ,其显微组织为α固容体,组织较细,分布不均匀.

旧管(见图4)发现管壁有多处微裂纹,裂纹贯穿整个管壁,裂纹宽度纵向约0.2ｍｍ,横向约0.3ｍｍ,裂纹沿晶界向内扩展,显微组织中发现管壁组织分布不均匀,有脱锌现象,晶体组织为α固容体,有平行的滑移线.

由于铜管在冷拔和折弯过程中存在加工硬化,内部有应力的存在,结合金相分析的结果来看,可以断定管束的破裂是“应力腐蚀破裂”