一、冷却器失效管板的外观检查和材料化学成分分析

　　管板采用20R锻造处理，管板的直径为1.5m，管板厚为200mm，管板与管子的连接采用胀接后焊接。根据对现场的观察：管板上有许多条裂纹，且管板上半部裂纹更集中。裂纹多起源于管板与管束接头间隙处，裂纹呈环向及径向从管束开始向管板延伸。同时，管束之间的孔桥也分布着许多裂纹。有的裂纹在管板孔壁内侧产生，向外扩展。有的裂纹同时从两侧内壁产生，然后相对扩展。

　　二、腐蚀介质分析将管桥

　　中裂纹部分沿裂纹打开，采用能谱仪对断口的腐蚀物进行分析。腐蚀物中主要含有Fe、Al、C、S、Si、O、Cu。其中Fe、Cu主要来源于钢材本身。C和S来源于油品中，O、Si、Al来自硅铝酸盐裂化催化剂。说明管板开裂后，管程中的油品进入到裂纹当中，对裂纹尖端会产生较大的腐蚀作用。

　　三、管板的宏观和显微组织分析

　　管板断口平整，颜色灰暗，没有明显的塑性变形，属于脆性断裂。裂纹起源于沟槽处，呈树枝状向外发散，尾部极为尖锐，瞬断区的宏观断口平整，外观比较清晰。裂纹宏观形貌具有应力腐蚀裂纹的典型形貌特征。管板材料的金相组织为铁素体+珠光体。铁素体+珠光体呈带状分层交替分布，这种组织称为带状组织，带状组织级别为3级，而正常的带状组织应小于2级，管板的带状组织超标。高温下的钢材晶粒度为6级，晶粒大小正常，分布不均匀。管板的夹杂物含有铝硅酸盐的夹杂物和氧化物夹杂物，其中铝硅酸盐呈细小球状均匀分散分布，等级为2级，氧化物夹杂物呈粗大颗粒状，均匀分布等级为4级；两者夹杂物等级之和为6级，标准材料的夹杂物等级为不大于5.5级。所以，此材料的夹杂物等级超标。

　　四、断口及腐蚀产物分析

　　断口分析将管板进行处理处理，制成扫描电镜试样，使用7500型扫描电镜对试样进行扫描观察，图4为断口的微观形态，微观形态呈放射状由中心向四周发射，它的平面是断裂单元，撕裂岭由平面之间最后连接的部分通过塑性变形方式撕裂而成，该处呈现一定的弧度，在裂纹扩展区，裂缝起源于晶粒内部的非金属夹杂物或硬质点，断口微观形貌如河流花样一般从小中心向四周扩展，形态短而弯曲，支流较少，且扩展连续。具有准解理断裂面的典型特征。从图5中可看出，管板微观裂纹形貌为树枝状分枝，裂纹尾部十分尖锐，裂纹多以穿过晶界为主，伴随着少量的沿晶，是典型的应力腐蚀裂纹形貌，也就是说断裂更接近应力腐蚀断裂。为进一步验证应力腐蚀断裂的推断须进一步分析断口处的腐蚀介质。

　　五、应力腐蚀的机理

　　当冷却器管板在应力作用下，金属表面的缺陷处或夹杂物形成微裂纹源，裂纹非常窄小，孔隙内外溶液不容易对流和扩散，形成所谓“闭塞区”，在局部区域内，一方面金属原子变成离子进人溶液，另一方面电子和溶液中的氧结合形成氢氧根离子。在闭塞区，氧迅速被消耗，得不到补充，最后只能进行阳极反应。孔隙内金属离子水解产生氢离子，使PH值下降。由于裂纹内金属离子和氢离子增多，为了维持电中性，裂纹外的硫阴离子移至缝内，形成腐蚀性酸，使裂纹内腐蚀以自催化方式继续进行。

　　经锻造后，管板内存在带状组织夹杂物等缺陷，且夹杂物等级超标。由于温差应力、制造应力、工作应力、残余应力下造成管板内有很大的应力。通过对管板断口的宏观和微观分析可知，该断口为应力腐蚀断口。通过对腐蚀产物分析表明管板出现裂纹时，管程中的油品进入到裂纹当中进一步加速了腐蚀的发生。
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