预反应器反应段筒体腐蚀穿孔原因浅析及对策探讨

2022-09-10

某公司干法二线预反应器反应段筒体使用一年, 经检查发现有多处局部腐蚀, 且筒体内还存在夹块、夹渣现象。预反应器反应段筒体腐蚀穿孔, 造成筒体漏酸、漏料, 给生产带来严重影响。本文分别从化学成份、铸造工艺、热处理工艺三个方面浅析可能产生的原因, 再从工程控制入手采取相应对策。

1 化学成份方面[1]

该公司干法二线预反应器反应段筒体属外购件, 是一种高镍合金材料做成的。此合金由于碳、铁含量低, 碳化物、金属间相析出数量少, 其耐蚀性、可焊性、物理性能都优于其它合金, 在该公司干法生产系统设备中, 有较多使用。从该公司预反应器反应段筒体有5处局部腐蚀穿孔的现象来看, 首要怀疑的是其化学成份是否达标, 成份未达标都可能引起筒体局部穿孔。另外对筒体内突出的夹块现象, 从理论上分析是合金没有熔化均匀。熔化合金时间的长短与合金含碳量有一定的平衡关系, 熔化时间长则合金氧化时间也长, 其含碳量就会增高, 从而影响合金的质量。冶炼中根据这种平衡关系掌握好这个平衡点是提高合金质量的关键。筒体局部被腐蚀也可能是一种合金晶间腐蚀, 这可能是由于合金中碳化物沿晶界析出造成贫铬所致。采取措施有降碳、降铁等办法, 故在真空炉冶炼时, 控制含碳量和各种金属原料的质量非常重要。由于国内厂家设备与工艺水平等原因, 合金中含碳量往往超标, 这会使合金的耐蚀性、塑性、可焊性等变差, 综合物理性能降低。另外, 运转中设备磨损也是诱使穿孔的原因之一。

采取的工程控制对策: (1) 在供方交货前, 必须提供化学成份与机械性能报告单; (2) 应采用无损探伤检查, 并提供报告资料; (3) 如需焊补, 须征得使用厂方同意, 并画出焊补图; (4) 使用方必须取样单独化验化学成份, 以保证化学成份的准确性。

2 铸造工艺方面[2]

预反应器反应段筒体采用的是卧式离心铸造工艺, 从该公司加工筒体情况来看, 发现筒体硬度不均匀, 有局部小硬点现象。我认为这种晶粒不均匀的现象为晶内偏析, 纠正方法可通过热处理工艺解决, 热处理合格后合金组织细化, 基本上无偏析。从筒体腐蚀穿孔情况来看, 筒体内有夹渣现象, 这是因为在出合金钢水时, 钢渣混出。因出钢时间较短, 没有扒渣操作而造成的, 使合金钢液中夹渣数量多。应采用钢渣分出方法, 即先扒除炉渣, 然后再倾倒出钢液, 这样可避免钢液与炉渣相混, 减少夹杂物数量, 提高合金钢的质量。从离心铸造结晶过程特点来看, 在离心力的作用下, 金属中的气体、溶渣等夹杂物因比重轻均集中在内表面, 而金属结晶则从外向内呈方向性结晶。离心铸造的不足之处是铸出的内孔不准确, 内表面质量比较差。故对反应段筒体而言, 可采用加大内孔加工余量的方法来解决, 即将内孔尺寸减少40。

3 热处理工艺方面[3~5]

高镍合金铸钢件, 一般来说易产生较严重的晶内偏析, 所得组织极不均匀, 往往同一铸件的各部位有不同的组织结构, 并残留相当大的内应力, 故该合金需进行固溶热处理, 目的主要是溶解碳化物, 或其它析出相于固溶体中, 以获得过饱和的单相组织。固溶处理前, 高镍合金型铸钢铸态组织为奥氏体和晶界析出的碳化物, 容易产生晶界腐蚀破坏;固溶处理后, 析出的碳化物能完全溶解, 使合金钢具有最大的抗晶界腐蚀的性能, 这样才能使合金具有最佳的耐蚀性和最高的塑性。其固溶热处理温度是1040℃, 一般是加热保温后急冷。另外, 合金钢热处理时, 必须根据其结构特点合理堆放, 尽量避免铸件变形。从该公司反应段筒体腐蚀情况来看, 合金的固溶热处理可能不到位, 如在热处理过程中, 筒体局部受热或升温过快等, 都有可能使机械性能下降。

采取工程控制对策:供方交货前, 提供固溶热处理工艺曲线图等资料。从中可看出其固溶热处理是否标准, 以确认该合金材质是否合格。