乙二醇蒸發(fā)塔裂紋分析

第28卷第4期腐蝕與防護2007年4月corrosion &. protectionApril 2007乙二醇蒸發(fā)塔裂紋分析馬紅杰,黃新泉,陸萍,崔軻龍(中國石油獨山子石化公司研究院,獨山子833600)摘要:通過(guò)裂紋宏微觀(guān)形貌分析、腐蝕介質(zhì)分析、對蒸發(fā)塔制造過(guò)程質(zhì)量分析等,證實(shí)了獨山子石化乙二醇蒸發(fā)塔的裂紋屬晶間型應力腐蝕裂紋。采用涂料防護、貼補襯里防護等措施進(jìn)行了修復,有效地阻斷了裂紋的再生。關(guān)鍵詞:乙二醇蒸發(fā)塔;腐蝕;裂紋;修復中圖分類(lèi)號:TG172.9文獻標識碼:文章編號:1005-748X(2007)04-0211-03CRACK ANALYSIS OF GLYCOL EVAPORATORSMA IHong-jie, HUANG Xin-quan. LU Ping, CUI Ke-long(Research Institute of PetroChina Dushanzi Petrochemical Company, Dushanzi 833600, China)Abstract: By the analyses of corrosive medium and manufacturing process quality, the cracks of glycol evaporatorsin Dushanzi Petrochemical Company have been confirmed to be intergranular corrosion cracks. Using coating andliner to prevent the cracks from rebirth is effective.Key words Glycol evaporator: Corrosion; Crack; Repair1情況概述獨石化公司乙二醇車(chē)間采用美國SD公司的直接氧化法生產(chǎn)乙二醇,原規模為年產(chǎn)4×104t/a乙二醇,2002年擴能改造為5×104t/a。乙二醇蒸發(fā)塔初期建設時(shí)塔體采用20g(美國鋼號),塔內構件采用0Cr13。1995年8月投料試車(chē),1996年蒸發(fā)塔圖1T-531頂裂紋分布系統岀現腐蝕。1998年對乙二醇蒸發(fā)塔T-534進(jìn)行了更換,塔體采用00Cr19Ni1(304L)。1999年2原因分析蒸發(fā)塔系統開(kāi)始頻繁出現腐蝕穿孔。這期間采用了2.1宏微觀(guān)分析整體噴鋁、噴不銹鋼、易沖刷部位涂刷“得富康”涂料為了查清乙二醇裝置不銹鋼設備裂紋產(chǎn)生的原等防腐蝕措施,但都沒(méi)有獲得滿(mǎn)意的效果。因,我們對現場(chǎng)設備取樣,并進(jìn)行了金相和裂紋微觀(guān)2000年對乙二醇蒸發(fā)塔T-531、T-532、T-533進(jìn)組織形貌觀(guān)察。圖2是1-533中部法蘭產(chǎn)生的裂行了更換塔體采用0Cr18Ni9。2002年、2003年乙烯紋圖3是其金相組織。檢修時(shí),連續發(fā)現蒸發(fā)塔T-531、T532、T-533的上下結合圖1、圖2、圖3,宏觀(guān)上看,裂紋產(chǎn)生于封封頭與筒體連接的環(huán)焊縫熱影響區有縱向密集的微頭、法蘭側焊縫熱影響區,且垂直于焊縫定向分布裂紋存在。其中,以T531塔上的微裂紋最為嚴重,均起自不銹鋼表面且分布具有明顯的局部性;在微如圖1所示。T-533較輕,而使用0rl9Ni11(304L)觀(guān)上,金相組織呈單相奧氏體組織,裂紋呈沿晶與穿不銹鋼制造的T534未見(jiàn)裂紋。從圖1可以看出,晶混合式擴展,主裂紋以沿晶擴展為主。裂紋附近T-531的大部分裂紋都有規律的產(chǎn)生于封頭側焊縫未見(jiàn)明顯的塑性變形,裂紋寬度較小,擴展較深,既影響區,且垂直于焊縫,可采用打磨、堆焊的方法進(jìn)行有主干又有分支,即存在大量的二次裂紋,裂紋尖端消除,但卻無(wú)法完全控制裂紋的再生。較銳利。以上情況表明材料存在焊接和結構上的局部應力集中,裂紋定向排列表明其具有應力腐蝕裂馬紅杰等:乙二醇蒸發(fā)塔裂紋分析2.3制造過(guò)程質(zhì)量分析從蒸發(fā)塔的制造過(guò)程去分析0Crl8Ni9(304)不銹鋼蒸發(fā)塔裂紋的原因。國內的封頭制造多采用旋壓或沖壓等冷加工方式成型。此次裂紋的部位處于封頭的折邊(或附近)部位,其變形量遠大于筒體卷制過(guò)程中產(chǎn)生的變形以及封頭其它部位的變形。對于0Cr18Ni9之類(lèi)的圖2T-533中部法蘭裂紋奧氏體不銹鋼,較大的塑性變形會(huì )導致其亞結構細化,可促使鋼中不穩定的奧氏體相形成位錯型脆性相馬氏體形態(tài)組織,如圖4、圖5、圖6所示?！螆D3T-533中部法蘭微觀(guān)組織200×對此情況,我們曾經(jīng)調研了揚子石化乙二醇T530蒸發(fā)塔的(材質(zhì)、工作條件與獨山子乙二醇T531蒸發(fā)塔相同)裂紋情況,揚子石化蒸發(fā)塔和獨山圖4正常奧氏體組織子石化蒸發(fā)塔裂紋在宏觀(guān)以及微觀(guān)上都具有相似性:宏觀(guān)上裂紋產(chǎn)生于變形大、易敏化的焊縫熱影響區,垂直于焊縫,縱向有規律分布;微觀(guān)上主裂紋表現為沿晶走向。設備開(kāi)裂由晶間應力腐蝕所引起。2.2腐蝕環(huán)境分析由于蒸發(fā)塔物料中含有少量二氧化碳、乙醛、有機酸及溶解氧等腐蝕性介質(zhì),雖然物料在進(jìn)入蒸發(fā)5拉應力致塑性變形后的組織系統前已經(jīng)采取脫除措施,但因工藝的波動(dòng),不可避免地殘留有少量腐蝕性介質(zhì)。乙二醇裝置U-550(陰離子床,主要給蒸發(fā)塔系統提供回流水)進(jìn)水pH值的變化情況可以看出,工藝水pH值(pH3.24.3)平均為3.83呈弱酸性。同時(shí),2002年10月到2005年10月的腐蝕監測掛片數據表明,乙二醇蒸發(fā)塔系統對20°以上碳鋼材質(zhì)設備存在均勻腐蝕,平均腐蝕速率約0.2mm/a,而對18-8以上的不圖6壓應力致塑性變形后的組織銹鋼腐蝕速率僅約0.003mm/a。由圖5、圖6可見(jiàn),馬氏體呈板條狀,存在大量進(jìn)一步進(jìn)行了現場(chǎng)監測。2004年7月,在T位錯密度較高,呈不均勻分布,變形組織中有形變531和D532的旁路釜里分別掛了U型應力試片。孿晶出現,呈雙晶帶分布碳化物在孿晶與晶界處聚2005年10月,取出試片在放大鏡下觀(guān)察,未見(jiàn)有類(lèi)集。由于亞結構以及碳含量偏低的特點(diǎn),局部不均似裂紋出現;另外,2003年10月,在D532旁路釜勻的形變硬化導致晶界承受切應力水平降低,裂紋內掛了0Crl8Ni9(304)和oCrl9Ni11(304L)兩種敏感度增加應力、帶焊縫的試片,截至2005年10月,取出應力另外,沖壓變形也必然造成折邊處產(chǎn)生較大的試片進(jìn)行著(zhù)色觀(guān)察,也未發(fā)現明顯裂紋這說(shuō)明盡管殘余應力,而筒體段縱焊縫處這種殘余應力較小。蒸發(fā)塔系統確存在明顯的腐蝕環(huán)境.為晶間應力腐?C?r18Ni9(304)在冷作以及低于850℃的帶溫加工蝕的發(fā)生提供了必要的腐蝕條件,但腐蝕環(huán)境并不制造時(shí),隨變形量的增大,會(huì )產(chǎn)生很大的殘余應力馬紅杰等:乙二醇蒸發(fā)塔裂紋分析化帶來(lái)的直接影響就是應力腐蝕危害。因而、折邊時(shí)間,快速冷卻,氬弧焊,貼補鋼板盡可能薄等措施處的沖壓形成的殘余應力應當是該腐蝕體系的主要另外,對貼補用0Cr18Ni9材質(zhì)應進(jìn)行嚴格檢驗應力源之2005年10月打開(kāi)T-531、T-532、T533進(jìn)行檢2.4結論驗,結果為:(1)乙二醇蒸發(fā)塔的裂紋屬晶間應力腐蝕裂(1)T-531、T-532貼補板材與筒體的焊縫處未紋出現裂紋(2)乙二醇蒸發(fā)塔存在明顯腐蝕環(huán)境,主要腐(2)貼補板母材上未出現裂紋;蝕介質(zhì)是溶解于乙二醇水溶液中的酸性物質(zhì)(3)對打開(kāi)部分貼補板材進(jìn)行抽查,未見(jiàn)封頭3)乙二醇蒸發(fā)塔存在明顯制造質(zhì)量問(wèn)題,焊與筒體的環(huán)焊縫熱影響區岀現裂紋。貼補效果見(jiàn)接缺陷和封頭沖壓過(guò)程中產(chǎn)生敏化是產(chǎn)生這種晶間圖7型應力腐蝕裂紋的主要原因。3防護措施依據以上分析結果,在目前條件下,隔絕腐蝕介質(zhì)是避免這種晶間應力腐蝕裂紋產(chǎn)生的簡(jiǎn)單、有效方法。隔絕腐蝕介質(zhì)通常有兩種方法,一是采用涂料防護,二是進(jìn)行貼板襯里圖7貼補板著(zhù)色檢查情況3.1涂料防護對T-531、T-532、T-533上封頭與筒體的環(huán)焊對T-531、T-532、T-533采用“得富康”涂料進(jìn)縫,及T-531從下往上數第四條環(huán)焊縫(2004年發(fā)行了處理,溫度較低的T-533效果較好,而在溫度較高部位,如T531、T-532,涂料明顯變色,甚至脫現裂紋后貼補)進(jìn)行射線(xiàn)檢査,發(fā)現部分焊縫上仍存落,說(shuō)明涂料防護不適用于T-531、T-532的腐蝕環(huán)在埋藏裂紋,與2004年射線(xiàn)檢查結果進(jìn)行對比未見(jiàn)境。200年7月,繼續用“得富康”涂料對蒸發(fā)塔系復措施阻止了裂紋的繼續發(fā)展對延長(cháng)設備使用壽統低溫設備(T-533、D534)內部焊縫進(jìn)行涂裝防護。2005年10月,對用“得富康”涂料涂裝防護的命起到一定作用。T-533焊縫進(jìn)行100%著(zhù)色探傷,均未見(jiàn)裂紋,說(shuō)明4建議使用“得富康”涂料起到了很好的防護作用。1)鑒于T-531制造缺陷較多,建議對T-5313.2貼補防護在裂紋處進(jìn)行同類(lèi)材質(zhì)貼補也是經(jīng)濟而有效的未貼補的其它環(huán)焊縫繼續進(jìn)行貼補;(2)加強對乙二醇蒸發(fā)系統304(0Cr18Ni9)材方法。主要理由是:①在目前條件下,不可能對蒸質(zhì)設備焊縫的監測,對出現晶間型應力腐蝕裂紋的發(fā)塔進(jìn)行固溶處理;②從工藝上很難控制腐蝕介部位,視使用環(huán)境溫度高低,采用涂料或貼補等防護質(zhì);③改善蒸發(fā)塔腐蝕環(huán)境目前也不可行;④涂料防腐不適合高溫部位試驗和現場(chǎng)監測數據表措施。明,Cr18Ni9在不敏化情況下不會(huì )產(chǎn)生晶間應力腐參考文獻:蝕裂紋;⑥材料來(lái)源和使用方便的考慮[1]肖繼美.不銹鋼的金屬學(xué)問(wèn)題[M].北京:冶金工業(yè)為防止焊接過(guò)程中出現的敏化,采取縮短焊接出版社,1985歡迎訂閱歡迎投稿歡迎刊登廣告