不锈钢换热器管的热脆化现象主要源于材料在特定温度下微观结构的不稳定性,导致韧性显著下降和脆性增加。
以下是关键原因的综合分析:
1.475℃脆化
不锈钢在475℃附近长时间暴露时,会发生相分解和晶界析晶(如含铬碳化物或铁铬化合物形成),引发材料硬化和脆性急剧增大,同时降低耐蚀性。这一过程源于温度敏感的热处理不当或操作环境波动。
2.回火脆性
在250~400℃范围内(如制造回火或运行热循环),不锈钢易发生不可逆的低温回火脆性。淬火后形成的马氏体组织在此温度回火时,晶界结构变化导致韧性-脆性转化温度升高,表现为沿晶或混合断口,增加开裂风险。
3.热疲劳与应力协同作用
频繁的温度变化(如换热器启停或介质温差波动)产生交变热应力,加剧材料内部缺陷扩展。若同时存在残余应力或腐蚀介质(如氯离子),会加速脆化过程,形成穿晶或树枝状裂纹。
综上,热脆化是微观相变与外部热力因素耦合的结果,需在设计和操作中严格控制温度窗口(避免475℃保温及250~400℃回火)以预防失效。