冷卻器的應(yīng)力腐蝕破壞

近年來，冷卻器的低應(yīng)力破壞已引起國(guó)內(nèi)外熱交換器工作者極大的關(guān)注。它的嚴(yán)重性正是在于破壞發(fā)生在遠(yuǎn)低于屈服極限的應(yīng)力狀態(tài)下。應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC）就是低應(yīng)力破壞類型之一。某些情況下，在材料屈服極限的10左右：

〔1〕就可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞。這種型式的裂紋常起始于細(xì)小裂紋，然后深深穿透材料，后導(dǎo)致泄漏或斷裂。由于它發(fā)生在許多設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍之內(nèi)，而且在使用過程中突然、無(wú)征兆地發(fā)生破裂，因此應(yīng)力腐蝕破壞被認(rèn)為是極其危險(xiǎn)的一種破壞模式。

〔2〕表明了不銹鋼管應(yīng)力腐蝕破裂的嚴(yán)重狀況（裂紋的方向垂直于拉應(yīng)力方向）.

值得注意的是，應(yīng)力腐蝕裂紋只有在特定環(huán)境和拉伸應(yīng)力同時(shí)存在的條件下才會(huì)產(chǎn)生。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的環(huán)境是一種中等侵蝕性環(huán)境，即發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí)并沒有明顯的腐蝕跡象。所謂特定環(huán)境，是指不同的材料對(duì)環(huán)境具有不同的敏感性。

表明了氯離子和溶解氧在260℃水蒸汽中對(duì)18-8型不銹鋼（18Cr，8Ni加鈮）應(yīng)力腐蝕的綜合影響，試驗(yàn)時(shí)試件應(yīng)力超過了材料的屈服限。從可見，在氧離子存在的狀況下，氯離子濃度僅僅幾個(gè)P.P.m就可能導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕。

氯離子和溶解氧在260℃水蒸汽中奧氏體不銹鋼在氯離子溶液中對(duì)18-8型不銹鋼（18Cr，8Ni加應(yīng)力腐蝕斷裂時(shí)間與溫度的關(guān)系（42Nb）應(yīng)力腐蝕的綜合效應(yīng)MgCl2溶液，323MPa應(yīng)力水平）像大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，升高溫度會(huì)加速裂紋效應(yīng)。

以上表明了溫度是影響奧氏體不銹鋼在氯離子溶液中斷裂時(shí)間的一個(gè)十分顯著的因素。

產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的應(yīng)力是靜態(tài)拉應(yīng)力，而不是動(dòng)態(tài)循環(huán)載荷拉應(yīng)力。表明了應(yīng)力腐蝕裂紋垂直于拉應(yīng)力方向。當(dāng)拉應(yīng)力值高時(shí)，應(yīng)力腐蝕裂紋易于發(fā)生（見），門檻值應(yīng)力大約在屈服極限的10至70范圍內(nèi)。但是，由于應(yīng)力腐蝕裂紋與環(huán)境因素和溫度有關(guān)，因此，對(duì)于各種不同的使用條件，就很難確定一一對(duì)應(yīng)的門檻值應(yīng)力。已表明：降低拉伸應(yīng)力是防止應(yīng)力腐蝕破壞的一條有效途徑。不銹鋼的應(yīng)力腐蝕抗力列管式冷卻器往往是在壓力、溫度和環(huán)境因素組合的苛刻條件下工作，面臨著應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。由于應(yīng)力腐蝕裂紋是結(jié)構(gòu)在靜態(tài)拉伸應(yīng)力和某一環(huán)境條件同時(shí)存在的狀況下產(chǎn)生，消除或改變這兩個(gè)因素中的任何一個(gè)均可降低或消除對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋的敏感性。然而，環(huán)境因素往往難以改變，因此，在設(shè)計(jì)中，選擇合理結(jié)構(gòu)，設(shè)法降低拉應(yīng)力或使結(jié)構(gòu)保持壓應(yīng)力狀態(tài)是防止應(yīng)力腐蝕破壞的一條有效途徑。

對(duì)于固定式冷卻器，一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，如殼體直徑、管子規(guī)格和長(zhǎng)度通常由工藝過程設(shè)計(jì)所選定，邊界支承條件根據(jù)密封和檢修要求確定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)問題須要注意，這兩個(gè)方面將影響熱交換器的應(yīng)力狀態(tài)。如果處理得當(dāng)，將有效防止應(yīng)力腐蝕破壞。