退火炉厂家分析某退火炉辐射管裂开的原因及建议

　　据知，辐射管是连续退火炉内重要的部件，燃烧火焰在管道内以辐射的形式对管壁和炉内退火板带进行加热。在工作过程中，长时处于高温环境中的辐射管会因局部在长时间高温灼烧和氧化及热应力而发生破坏。

　　某厂用于连续退火炉加热的W型辐射管在应用到接近设计寿命时，因在距喷嘴1.34m处管壁发生了贯穿型周向裂开而失效，服役过程中该辐射管内介质为混合煤气，内表面温度高于1000℃，辐射管材料为HP40钢，热处理态为调质态。为找出该辐射管裂开的原因，退火炉厂家技术对其进行了失效分析，并提出相应的防范措施：

　　一、裂开原因分析：

　　技术人员进行了检验后得出∶失效辐射管的化学成分符合标准要求;外壁侧和壁厚中心显微组织正常，为奥氏体和共晶碳化物，但内壁侧氧化严重。内壁侧共晶碳化物中金属元素的质量分数相比外壁侧的明显下降，这表明表明晶界处生成了碳铬化合物。在服役过程中碳化物的析出导致晶界粗化、材料变脆及强度下降，晶界产生滑动而形成孔洞。

　　这些孔洞长大连接便形成裂纹，裂纹在蠕变作用下沿晶扩展。一般氧化初期在金属表面形成的氧化膜较薄，易发生塑性变形，且与金属基体结合较牢，氧化膜对基体具有保护性。

　　随着氧化时间的延长，氧化膜不断增厚，塑性变形变得相当困难，此时氧化膜仍要与金属保持牢靠的结合，其内部定然发生较大的应力。

　　当应力高过氧化膜的强度后，孔隙和孔洞便在氧化膜中形成，从而加速了裂纹合并及生长。此外，高温环境下辐射管发生严重的蠕变变形，在变形过程中辐射管中产生较大的应力，在应力作用下裂纹加速扩展并终会导致辐射管失效。该辐射管长期处于高温静载环境中，其抗拉强度和屈服强度均明显降低。

　　退火炉厂家根据受力分析计算得到的理论破裂处与实际裂开位置相近；同时该处位于高温区，高温氧化腐蚀使得该处管壁严重减薄，承载能力大幅降低，材料组织退化，管壁在应力作用下于应力集中处发生开裂。

　　二、结论及建议：

　　（1）高温蠕变和高温氧化腐蚀共同作用导致连续退火炉辐射管失效。在低应力和高温作用下，晶界滑移形成的孔隙长大并连通形成裂纹。同时，氧化膜破裂形成的孔隙加速了裂纹的合并和扩展。在蠕变应力作用下，裂纹加速扩展，终导致了辐射管失效；在高温环境下，裂纹集中在辐射管内壁，导致辐射管长期使用后严重开裂，高温环境下裂纹集中，辐射管的应力显明降低。

　　（2）退火炉厂家建议选用抗氧化、抗高温蠕变能力越强的含铌耐热钢；在喷嘴处管段上方添加悬吊装置或支撑组件，以降低辐射炉管的变曲程度。