金属软管开裂原因及预防措施

1、概述

本装置共有三台气化炉，每台气化炉有四台工艺烧嘴，其烧嘴冷却水进出口管线均采用金属波纹软管连接，提高了检修效率，该金属软管运行一定周期后，发生漏泄现象，严重制约生产。金属波纹软管规格DN50mm、PN10 MPa、壁厚约4mm、长度3m 共有24根，波纹管按照GB/T14525—1993制造，使用材质包括：活套法兰304、接管304、丝网1Cr18Ni9、波纹管0Cr18Ni9。波纹管内介质为脱盐水，管外为大气，波纹管外套有不锈钢丝网，尾端与接管焊接，但波纹管和接管焊接部位没有有效保护，工作温度为常温，工作压力为2.1MPa。波纹管、丝网和接管的连接结构见下图，

2、金属波纹软管损坏原因分析：

1）环境因素，奥氏体不锈钢对氯离子的应力腐蚀比较敏感，而金属软管在潮湿大气环境下工作有氯离子导致应力腐蚀失效的可能，由于氯离子导致网套钢丝产生大量的点腐蚀坑和应力腐蚀开裂，相当多的钢丝发生断裂，部分钢丝产生点蚀坑而导致有效截面减少。剩余钢丝的强度不足以承受波纹管的内压而过载拉断，以致丝网发生大范围断裂（实际是整圈丝断裂），导致内部波纹管失去丝网的保护和轴向伸长的约束，波纹管遭到过度弯曲，在波纹管与短接管焊接的薄弱处产生过载而断裂。钢丝上的氯离子来源于潮湿的含大量氯离子的大气， 氯离子导致钢丝产生大量的点腐蚀坑和应力腐蚀开裂。

2）材料的冶炼质量、组织状态不符合要求。通过分析丝网的成分与金相，表明这批丝网的钢丝不属于产品规格中的1Cr18Ni9，Cr 含量偏低，Ni 含量显著偏低，Mn 含量偏高。虽钢丝的金相分析表明是属于奥氏体单项组织， 但这种成分的不锈钢既不属于常用的Cr－Ni 奥氏体不锈钢，属于非标准型的不锈钢；不锈钢波纹管的材质为0Cr18Ni9，即304不锈钢，波纹管本体包括管端的焊接均未发现有氯离子应力腐蚀现象，实践证明，波纹管在与网套同样的外界环境中没有发生应力腐蚀断裂。

3）焊接因素，焊接处存在严重缺陷，将更加促使裂纹的产生和扩展。波纹管外表面，断口一部分受挤压擦伤，中间有一清晰的枝晶疏松斑区，波纹管焊接质量不好，有气孔、枝晶疏松缺陷，使壁厚的有效面积减小。

3、预防措施

1） 为彻底解决金属软管的应力腐蚀失效问题，建议将丝网材质由1Cr18Ni9改为UNS434（国产牌号为1Cr17Mo）铁素体不锈钢，波纹管本体材质由0Cr18Ni9 改为UNS316（ 国产牌号为0Cr17Ni12Mo2），材料中含Mo 可以抵抗点蚀，应力腐蚀开裂的发生与发展也较缓慢；同时严格控制波纹管焊接质量，加强波纹管和接管焊接部位有效保护，从而可有效避免安装过程中遭到破坏。

2） 应建立波纹管定期检验制度，对全部软管均进行检验，检查断丝情况是检验的重点，如果断丝过多，视情况进行水压试验或更换。

4、效果

采取以上措施，现装置100%负荷运行，各运行参数较为稳定，均符合工艺指标，完全能够满足生产需要，为公司“安、稳、长、满、优”运行奠定了坚实的基础。