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    某公司生產(chǎn)的GL525型酒槽干燥烘干機(jī)，其整體管束系采用402根規(guī)格為∮51×3mm.長為7.89m.材料為lCr18Ni9Ti的無縫不銹鋼列管與管板連接而成。在工作中，用螺旋輸送機(jī)輸送含水為67%的濕酒糟，通過轉(zhuǎn)動(dòng)管板與不銹鋼列管，管內(nèi)并通以0.6MPa壓力、250℃溫度的水蒸汽，以10r/min轉(zhuǎn)速對(duì)濕酒槽料進(jìn)行干燥。為達(dá)到密封、不致泄露高溫水蒸汽的目的，制造時(shí)在不銹鋼列管與管板外側(cè)連接處進(jìn)行焊接，并采用脹管機(jī)對(duì)連接處的列管內(nèi)側(cè)進(jìn)行脹管，以使其為緊配合。制成后，在管內(nèi)通以1.28MPa壓力的水，對(duì)不銹鋼列管進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)未出現(xiàn)泄露。但經(jīng)4個(gè)多月使用后，有多臺(tái)干燥烘干機(jī)均有4~5根的不銹鋼列管發(fā)生泄露或斷裂。本文應(yīng)用掃描電鏡等對(duì)斷裂的不銹鋼列管斷口進(jìn)行了分析，確定其斷裂失效的原因，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型、烘干機(jī)械設(shè)備。
理化分析
    經(jīng)化學(xué)成分分析，斷裂不銹鋼列管成分為lCr18Ni9Ti，所用材料符合技術(shù)要求。其橫向截面的金相組織為單相奧氏體及孿晶組織。高倍下可見鋼中存在較多的TiN類及硫化物類夾雜物。斷口宏觀分析
    不銹鋼列管斷裂部位處在列管與管板連接處。宏觀斷口細(xì)致，與管軸線垂直，無明顯塑性變形，其上有3個(gè)明顯臺(tái)階。在各臺(tái)階面上，靠管內(nèi)側(cè)均有隱約可見、呈半圓形貝紋狀特征的光滑區(qū)，表明列管呈典型的多源疲勞斷裂。整個(gè)斷口依其面上的臺(tái)階，也可分為4個(gè)區(qū)，裂紋以其各自源產(chǎn)生、擴(kuò)展并相互連接而最后斷裂。疲勞裂紋均起始于列管內(nèi)壁（圖1）；裂紋擴(kuò)展區(qū)具有典型的放射狀及半圓形貝紋狀線條；最后瞬時(shí)斷裂區(qū)隱約可見人字紋或放射狀線條特征。斷口局部表面有明顯擦傷痕跡，此系為兩匹配斷口相互摩擦所致。管內(nèi)壁上有肉眼可見的表面?zhèn)�痕�?br /> 斷口的掃描電鏡分析
    不銹鋼列管斷口的掃描電鏡分析表明：疲勞裂紋均起源于列管內(nèi)壁，其上存在明顯的周向表面?zhèn)�痕，并有垂直于管�?nèi)壁表面的微裂紋。該裂紋從管內(nèi)壁表面向外擴(kuò)展，裂紋頭部有分叉，可見列管內(nèi)壁表面局部已有碎裂。疲勞裂紋慢速擴(kuò)展區(qū)由于匹配斷口的相互摩擦，雖己嚴(yán)重磨合，斷口疲勞特征不甚明顯，但在其后期的斷口仍具有明顯的疲勞輝紋花樣（圖2），這是材料疲勞斷裂的典型特征。列管內(nèi)壁表面?zhèn)�痕分�?br />     利用掃描電鏡觀察不銹鋼列管內(nèi)壁表面，可見內(nèi)壁表面有明顯的呈周向分布的表面?zhèn)�痕及沿傷痕開裂的裂紋，這是在對(duì)與管板連接處的列管內(nèi)側(cè)進(jìn)行脹管時(shí)，由于工藝不當(dāng)、脹管過深所造成不應(yīng)有的表面損傷。勢必使該處在工作中產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，成為疲勞裂紋萌生的策源地。同時(shí)，在列管內(nèi)壁局部表面也發(fā)現(xiàn)有沿晶腐蝕特征。
分析與討論
    該酒槽干燥烘干機(jī)其整體管束系由眾多不銹鋼列管與管板連接而成，在制造中對(duì)其外側(cè)連接處進(jìn)行焊接，管內(nèi)側(cè)采用脹管機(jī)進(jìn)行脹管，以使連接處的列管與管板為緊配合。在工作中，通過轉(zhuǎn)動(dòng)管板與不銹鋼列管，管內(nèi)并通以壓力為0.6Mpa、溫度為250℃的水蒸汽，以轉(zhuǎn)速為10r/min對(duì)從螺旋輸送機(jī)輸送的含水67%的濕酒糟料施以攪動(dòng)、并進(jìn)行干燥。由于管外不斷受到濕酒糟料的沖擊，且列管較長，加之列管本身自重，故在列管與管板連接處承受著較大交變彎曲載荷。列管內(nèi)壁表面上存在著因脹管不當(dāng)所造成的表面?zhèn)�痕及微裂紋，更加劇了該處的應(yīng)力集中，從而在列管內(nèi)壁表面多處產(chǎn)生疲勞裂紋源。在交變應(yīng)力作用下，疲勞裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，穿透列管，將引起高溫蒸氣泄漏。各疲勞裂紋的擴(kuò)展并相互連接，當(dāng)裂紋尺寸達(dá)到臨界值時(shí)，裂紋將快速擴(kuò)展，最終導(dǎo)致列管發(fā)生瞬時(shí)斷裂。