不锈钢换热管发生爆管现象往往是多种因素交织作用的结果。本质可归结为材料特性、工况条件与制造工艺三者之间的失衡。
从材料层面看,不锈钢在特定环境下的性能退化是重要诱因。
比如304不锈钢在氯离子浓度超过50ppm的介质中长期工作时,会因应力腐蚀开裂形成网状裂纹,裂纹区域氯元素富集程度可达基体材料的200倍,这种局部劣化在压力作用下最终导致管壁破裂。
而316不锈钢虽然耐氯化物腐蚀性更优,但面对高浓度硫酸或盐酸时仍可能出现点蚀穿孔。双相钢虽然兼具强度与耐蚀性,但对氢致开裂极为敏感,若焊接过程中层间温度控制不当(超过150℃)或冷加工后未及时退火,焊缝区会析出脆性σ相,成为爆管的潜在起裂点。
工况条件的异常变化常直接触发爆管事故。
温度骤升超过Ac3相变点时,管材会在短时间内发生组织转变,形成喇叭状爆口并伴随管壁严重减薄;而长期在300℃以上运行则会导致材料蠕变,晶界处逐渐形成微裂纹并扩展。
压力系统的动态波动同样危险,例如水锤效应产生的冲击波可使局部压力瞬时翻倍,直接撑破管壁薄弱处。介质特性也不容忽视,流速超过3m/s的流体携带固体颗粒会造成冲刷腐蚀,两年内即可在管壁凿出穿孔;若管板胀接区存在缝隙,氧浓差电池作用会形成深度达2.5mm的环状腐蚀沟,大幅降低承压能力。
制造与安装环节的缺陷常为爆管埋下隐患。
焊接过程热输入控制不当会导致热影响区晶粒粗化,没有彻底清除的焊渣可能成为腐蚀起始点;安装过程管道固定不牢引发的长期振动磨损或热熔连接时管口缩径造成的流阻突变,都会在运行中逐渐演变成结构性弱点。
这些隐患在系统压力波动、温度交变等动态载荷作用下,终以疲劳裂纹的形式扩展并导致突发性爆管。
要系统预防这类失效,需在选材时严格匹配介质特性,制造中控制冷加工变形率与焊接参数,运行阶段实施壁厚监测与介质净化等全流程管理。