環(huán)氧乙烷反應(yīng)器材料SA543鋼在高溫鍋爐水中的應(yīng)力腐蝕試驗研究

【摘要】：針對某公司乙二醇裝置R-110/R-120環(huán)氧乙烷反應(yīng)器在含Na3PO4鍋爐水中出現(xiàn)的應(yīng)力腐蝕裂紋問題,通過慢應(yīng)變速率試驗和楔形張開加載(WOL)預(yù)裂紋試樣應(yīng)力腐蝕試驗,研究了SA543鋼在含Na3PO4鍋爐水和改進(jìn)后含(NH4)3PO4鍋爐水中的應(yīng)力腐蝕開裂行為,試驗結(jié)果為環(huán)氧乙烷反應(yīng)器缺陷的安全評定提供了數(shù)據(jù)支撐。此外,開展了高溫條件下楔形張開加載(WOL)預(yù)裂紋應(yīng)力腐蝕試驗方法的研究,研制出一套高溫WOL試驗裝置。根據(jù)楔形張開加載(WOL)預(yù)裂紋試樣應(yīng)力腐蝕試驗和慢應(yīng)變速率試驗結(jié)果對環(huán)氧乙烷反應(yīng)器的缺陷進(jìn)行了安全評價。 本文的主要工作和研究結(jié)果如下： (1)對SA543鋼在含Na3PO4的鍋爐水和改進(jìn)后含(NH4)3PO4的鍋爐水進(jìn)行了應(yīng)力腐蝕敏感性試驗研究,試驗結(jié)果表明：SA543鋼母材在260℃下含Na3PO4的鍋爐水環(huán)境中應(yīng)力腐蝕敏感性較大,有應(yīng)力腐蝕傾向；SA543鋼在100℃和260℃下含(NH4)3PO4的鍋爐水中的應(yīng)力腐蝕敏感性基本相同,應(yīng)力腐蝕敏感性指數(shù)均小于25%,沒有應(yīng)力腐蝕傾向,其應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展特性也應(yīng)基本相同；SA543鋼焊接接頭在250℃下含Na3PO4的鍋爐水環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕敏感性明顯高于其在含(NH4)3PO4的鍋爐水環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕敏感性,應(yīng)力腐蝕傾向很明顯；在改進(jìn)后的高溫鍋爐水中,SA543鋼應(yīng)力腐蝕裂紋萌生和擴(kuò)展的抗力明顯增強(qiáng)。 (2)對SA543鋼在含(NH4)3PO4的鍋爐水進(jìn)行了KISCC和da/dt測試試驗,試驗結(jié)果表明：SA543鋼在100℃下含(NH4)3PO4的鍋爐水環(huán)境中不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂行為,其應(yīng)力腐蝕臨界強(qiáng)度因子KISCC不小于160.91MPa√m (3)為了提高高溫楔形張開加載(WOL)預(yù)裂紋應(yīng)力腐蝕試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,研究了高溫WOL試驗方法和主要需要做的工作,包括高溫應(yīng)變測量標(biāo)定方法,試驗設(shè)備設(shè)計改造,以及引線密封試驗,并研制出一套高溫高壓楔形張開加載預(yù)裂紋應(yīng)力腐蝕試驗裝置,該裝置能進(jìn)行最高溫度為250℃、最高壓力為4.0MPa的WOL試驗。 (4)結(jié)合SA543鋼在改進(jìn)后的鍋爐水環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕敏感性試驗結(jié)果以及KISCC和da/dt測試試驗結(jié)果,對該環(huán)氧乙烷反應(yīng)器已發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了安全分析,分析結(jié)果表明：帶缺陷的環(huán)氧乙烷反應(yīng)器可以在改進(jìn)的鍋爐水環(huán)境下繼續(xù)使用,試驗結(jié)果為環(huán)氧乙烷反應(yīng)器缺陷的安全評定提供了數(shù)據(jù)支撐。 【關(guān)鍵詞】：SA543 應(yīng)力腐蝕 鍋爐水 慢應(yīng)變速率試驗 WOL試樣 環(huán)氧乙烷反應(yīng)器
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ050.91
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 SA543鋼在環(huán)氧乙烷反應(yīng)器中的使用簡述12-13
• 1.3 環(huán)氧乙烷反應(yīng)器環(huán)焊縫開裂原因分析13-19
• 1.3.1 金相觀察13-17
• 1.3.2 斷口微觀形貌觀察17
• 1.3.3 斷口微區(qū)EDS能譜分析17-19
• 1.4 應(yīng)力腐蝕簡述19-21
• 1.4.1 應(yīng)力腐蝕開裂的機(jī)理和特征19-20
• 1.4.2 應(yīng)力腐蝕試驗方法20-21
• 1.5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-23
• 1.5.1 高強(qiáng)鋼應(yīng)力腐蝕開裂研究綜述21-23
• 1.5.2 SA543鋼應(yīng)力腐蝕開裂研究綜述23
• 1.6 研究目的和內(nèi)容23-25
• 第二章 SA543鋼在不同溫度鍋爐水環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕敏感性試驗25-37
• 2.1 前言25-27
• 2.1.1 慢應(yīng)變速率試驗法原理25
• 2.1.2 慢應(yīng)變速率試驗法應(yīng)力腐蝕敏感性表征參量25-27
• 2.2 SA543鋼在高溫鍋爐水中的慢應(yīng)變速率試驗研究27-35
• 2.2.1 材料成分與性能27-28
• 2.2.2 試樣制備28-29
• 2.2.3 試驗介質(zhì)及條件29
• 2.2.4 試驗裝置及試驗參數(shù)的確定29-30
• 2.2.5 試驗步驟及過程30
• 2.2.6 試驗結(jié)果與分析30-35
• 2.3 本章小結(jié)35-37
• 第三章 SA543鋼在鍋爐水環(huán)境下的K_(ISCC)和da/dt測試試驗37-77
• 3.1 前言37
• 3.2 SA543鋼在100℃試驗溫度下的WOL試驗37-41
• 3.2.1 試驗方法及步驟簡述37-38
• 3.2.2 試樣制備38-39
• 3.2.3 試驗條件與試驗過程39-40
• 3.2.4 試驗結(jié)果40-41
• 3.3 SA543鋼焊接接頭在250℃試驗溫度下的WOL試驗方法研究41-76
• 3.3.1 高溫下應(yīng)變片載荷測量技術(shù)41-55
• 3.3.2 自制法蘭蓋式高溫WOL試驗裝置設(shè)計55-60
• 3.3.3 由現(xiàn)有反應(yīng)釜改造而成的WOL試驗裝置60-63
• 3.3.4 引線密封63-65
• 3.3.5 試驗測試及記錄系統(tǒng)65-68
• 3.3.6 試樣制備及預(yù)制裂紋附件加工68-71
• 3.3.7 試樣加載及附件加工71-74
• 3.3.8 試驗結(jié)果數(shù)據(jù)處理方法74-76
• 3.4 本章小結(jié)76-77
• 第四章 環(huán)氧乙烷反應(yīng)器缺陷安全分析77-81
• 4.1 環(huán)氧乙烷反應(yīng)器缺陷安全分析討論77-80
• 4.2 本章小結(jié)80-81
• 第五章 結(jié)論與展望81-83
• 5.1 結(jié)論81-82
• 5.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果88

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