重沸器管束失效分析

第25卷第10期腐蝕與防護ol.25No.10004年10月corrosion PROTECTION重沸器管束失效分析張來(lái)社,劉永干,劉勇綱,王延海(長(cháng)慶石化公司,陜西咸陽(yáng)712000要:對重沸器斷裂管和銹蝕管進(jìn)行了分析認為是該重沸器第一管程進(jìn)口處管束表面發(fā)生了氣蝕。氣蝕的重因是重沸器圓形筒體內介質(zhì)流動(dòng)不暢,局部濃度大且產(chǎn)生過(guò)熱。從筒體結構和工藝等方面提出了解決方法關(guān)鍵詞:重沸器;管束;腐蝕失效;分析;措施中圖分類(lèi)號:TG172文獻標識碼:B文章編號:1005-748X(2004)100451-04FAILURE ANALYSIS OF REBOILER PIPESZHANG Lai-she, LIU Yong-gan, LIU Yong-gang, WANG Yan-hai(Changqing Petrochemical Company, Xiangyang 712000, ChinaKey words: Reboiler; Pipe; Corrosion failure; Analysis; Measure沸器E1306自1998年6月投用,于199年1月261腐蝕外觀(guān)觀(guān)察日發(fā)生管束嚴重泄漏。該重沸器為釜式重沸器,共斷裂管的斷口呈喇叭形,斷口邊緣很簿,喇叭口有四管程,管束的管子與管板為脹接結構,設計使用的內外壁上附著(zhù)大量黑色腐蝕產(chǎn)物和一些黃色銹條件如下:層。經(jīng)超聲波化學(xué)清洗30min后,發(fā)現在喇叭口管設計壓力:殼程1.38MPa,管程1.48MP外側附近大多變成灰白色,而內壁仍保留較多的黑操作壓力:殼程0.9MPa,管程0.8MPa色腐蝕產(chǎn)物設計溫度:殼程212℃,管程248℃另一根管子也是在第一管程進(jìn)口附近,有明顯操作溫度:殼程入口140~150℃,出口165℃黃銹和黑銹。將此管剖開(kāi)進(jìn)行超聲波化學(xué)清洗,清管程入口290~310℃,出口160洗后,內壁的黑銹大多保留,而外壁的黑斑和黃銹比180℃較容易清除。以上現象說(shuō)明黑色腐蝕產(chǎn)物有兩種:操作介質(zhì):管程重柴油殼程汽油一種與管壁結合較牢,即銹蝕時(shí)間較長(cháng),如內壁黑斑;另一種是近期形成的,如外壁被清除的部分黃銹設計材質(zhì):換熱管10*,管板16Mn鍛,殼體和黑斑。16MnR重沸器于1998年6月投運使用約8個(gè)月管束2腐蝕產(chǎn)物成分的俄歇電子能譜分析泄漏,檢查發(fā)現管束第一管程入口近800mm范圍在腐蝕管斷口附近采樣一塊(1),在另一樣管內管子外表面有程度不等的黑色和黃色銹斑,越靠上采樣一塊(2#),分別對內壁(L)和外壁(W)的腐近管程人口處銹斑越嚴重,并有明顯坑點(diǎn)和減薄溝蝕產(chǎn)物進(jìn)行俄歇電子能譜的成分分析。將分析結果槽。在第一管程約有三分之一的管子出現孔洞、橫進(jìn)行定量分析,計算公式如下向裂紋或橫向溝槽,其中一根管子徹底斷裂。為找A=lx/S/∑Ix/Sx出損壞原因,進(jìn)行了取樣分析。送檢兩段管子,段式中CA:某元素的原子百分比濃度;Ix:某元素的為橫向圓周斷口,另一段表面有明顯銹蝕?，F將分峰峰析結果簡(jiǎn)介如下中國煤化工。的原子百分比濃度見(jiàn)表CNMH的氧、碳硫及少收稿日期:2003-1204;修訂日期:200401-14量鉀和鈣。表明:①產(chǎn)物中的雜物含量較高;②氧張來(lái)社等:重沸器管束失效分析表1銹斑成分的原子百分比濃度(%)編號OCK1#-L2214371#W30412#-L33136.03.42#W2919.744Sx0.210.50.180.80.80.47和硫含量高。3鋼管的成分組織對樣管的化學(xué)成分進(jìn)行分析,其結果見(jiàn)表2。表2管材的化學(xué)成分(%)MnCS0.240.440.0170.0900.032從表中可以看出,成分滿(mǎn)足設計要求。對組織(b)的檢驗表明,為鐵素體加少量珠光體,組織正常。斷口附近管壁形貌觀(guān)察4.1外壁形貌將斷裂的喇叭口切開(kāi),經(jīng)超聲波化學(xué)清洗后,進(jìn)行宏觀(guān)和微觀(guān)分析,宏觀(guān)發(fā)現在喇叭口的管外壁露出的金屬表面呈灰白色,且表面起伏粗糙,布滿(mǎn)大而淺的蝕坑。用掃描電子顯微鏡對此表面進(jìn)行低倍觀(guān)察,直徑大多在1mm以下,如圖1(a)所示,從圖中還可以看到一條明顯的長(cháng)約2mm的表面裂紋。將其中的一個(gè)坑放大,可看到明顯的塑性變形痕跡,如圖1(b)所示,將此進(jìn)行放大,可看到許多小坑和局部脫離的小粒子,其尺寸為微米級,還有大小不一的裂紋,如圖1(c)和1(d)所示。這些特征表明,它是氣蝕所造成。4.2管內壁形貌31420斷裂管子的喇叭口內壁表面平坦,其上散布點(diǎn)(d)狀蝕坑,圖2(a)和(b)為喇叭口內壁的掃描電子顯圖1喇叭形端口附近管外壁的表面掃描電子顯微鏡照片微鏡低倍和高倍照片,其高倍掃描電子顯微鏡照片(a)低倍(b)局部放大(c)和(d)再進(jìn)一步放大如圖2(c)和(d),圖2d的泥紋是腐蝕產(chǎn)物干裂所質(zhì)濃度升高,從而加速腐蝕。因此,第一管程進(jìn)口約致。在喇叭口邊有類(lèi)似外壁的小坑80mm范圍內的管子腐蝕與該原因有關(guān)。5損壞原因分析(2)氣蝕在操作中,重柴油在第一管程溫度上第積進(jìn)口處殼體介質(zhì)流動(dòng)不(1)汽油流動(dòng)不暢該重沸器管束出人口端與暫中國煤化工這種氣蝕是由于局部殼體間有長(cháng)約1m的圓形簡(jiǎn)體(見(jiàn)圖3),由于圓形筒CNMHG和所含水分極易汽化,體內的汽油流動(dòng)不暢,腐蝕產(chǎn)物容易沉積,使腐蝕介形成大量汽泡汽泡破裂時(shí)對管壁造成很高的沖擊張來(lái)社等:重沸器管束失效分析重柴油出口汽油入口(a)100圖3重沸器結構示意圖接處所產(chǎn)生的縫隙腐蝕有關(guān),同時(shí)還與脹接工藝有關(guān),脹接造成了應力梯度,引起附加的環(huán)形殘余拉應力,這種應力與氣蝕疊加,會(huì )進(jìn)一步加速腐蝕剝落,從而造成橫向溝槽或裂紋。(4)溫度差在第四管程出口重柴油的溫度接近170℃,第一管程入口溫度接近310℃,即換熱器的進(jìn)口溫度差為140℃。進(jìn)入重沸器的冷汽油靠近(b)300第一管程中段入口,故第一管程內油的溫度降低幅度較大。第二管程出口溫度可能比第一管程人口溫度降低近100℃,即第二管程出口溫度大約在200℃左右。雖然第二管程出口也處于圓形筒體內,汽油流動(dòng)不暢,因溫度較低,故不會(huì )發(fā)生氣蝕現象,但容易發(fā)生腐蝕,這種腐蝕的破壞性與氣蝕相比要小得多。(5)水的影響在實(shí)際操作中由于汽油含水水的汽化也可以造成管束氣蝕。同時(shí),由于汽油中的硫化物和無(wú)機鹽溶于水中,很容易造成水中的無(wú)機鹽和鋼管的電化學(xué)腐蝕。因此,加強各工序的排水尤為重要6結論通過(guò)以上分析可以認為該重沸器第一管程進(jìn)口處的管束表面發(fā)生了嚴重氣蝕,主要原因為:(1)在重沸器圓形筒體內的汽油流動(dòng)不暢,越圖3喇叭形端口附近管內壁的表面掃描電子顯微鏡照片靠近管板越易形成死角,使腐蝕產(chǎn)物沉積,腐蝕介質(zhì)(a)低倍;(b)內壁的一般情況;濃度升高;同時(shí)也造成管板處的介質(zhì)局部過(guò)熱沸騰(c)和(d)端口附近的表面照片而產(chǎn)生氣蝕壓力,相當于無(wú)數小錘敲打管外壁,使表面塑變、開(kāi)(2)汽油含水導致氣蝕和電化學(xué)腐蝕裂、剝落、凹陷。因此氣蝕區一般沒(méi)有明顯的腐蝕產(chǎn)(3)在脹接時(shí),有的管子存在環(huán)形殘余拉應力,物,密布許多象沙丘式的魚(yú)鱗坑,并且坑內有坑,其進(jìn)一步加速了腐蝕。最小坑尺寸與汽泡的大小有關(guān)。中國煤化工(3)脹接工藝在第一管程靠近管板處的部分CNMHG管子發(fā)生穿孔、橫向溝槽或橫向裂紋,這除了與管內人元平時(shí)四形筒體段四周鉆一些溫度較高、管外流動(dòng)不暢有關(guān)外,還與管子與管板脹孔,加強介質(zhì)流動(dòng)性,降低腐蝕產(chǎn)物沉積,從而降低張來(lái)社等:重沸器管束失效分析腐蝕介質(zhì)濃度,減少管板處的介質(zhì)局部過(guò)熱沸騰所(上接第47頁(yè))產(chǎn)生的氣蝕。新型復合結構涂層雖然在實(shí)用性上還缺乏足夠(2)工藝中加強脫水,減少水沸騰造成的氣蝕的經(jīng)驗,但由于它良好的性能和靈活的施工可操作和電化學(xué)腐蝕。性,無(wú)疑為石油瀝青管道的大修提供了另一種可靠(3)將原碳鋼管束更換為不銹鋼管束,增強管的選擇束的抗腐蝕強度。參考文獻:(4)加強管束脹接工藝質(zhì)量的控制。[1]中國石油天然氣管道局技術(shù)公司鐵嶺一大連輸油管道參考文外檢測技術(shù)分析報告[R].2001[1]化工部化工機械研究院主編.腐蝕與防護手冊[M][2]張柏松韓利華.國外管道防腐修復技術(shù)綜述[A].管北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1991道科學(xué)研究論文選集[C].(1994-1998),石油工業(yè)[2]魏寶明,金屬腐蝕理論及應用[M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998出版社,1984[3]蔣紅梅,袁宏,高保嬌,等.環(huán)氧聚氨酯互穿聚合物[3]楊武,等.金屬的局部腐蝕[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版網(wǎng)絡(luò 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)辦最早的專(zhuān)業(yè)技術(shù)刊物,專(zhuān)門(mén)報道油氣田、油氣管罐、煉油廠(chǎng)、化工廠(chǎng)、石油石化裝置、市政工程、灘海工程、海外工程等的建設、技術(shù)改造和工程管理,及時(shí)報道國家級或省部級科學(xué)基金資助項目和重大工程建設。本刊為全國中文核期刊《石油工程建設》國內外公開(kāi)發(fā)行,大16開(kāi)本,逢雙月17日出版,單價(jià):10元,全年價(jià):60元。郵發(fā)代號:6-51,全國各地郵局均可訂閱,也可直接與本刊編輯部聯(lián)系訂閱。聯(lián)系地址:天津市塘沽區津塘公路40號郵編:300451聯(lián)系人:朱智靈,關(guān)夢(mèng)月傳真:022-66310255Eee:022-66310255,66310258,66310257,66312607e-mAil:sygcjsbjb@sohu.comfg*e:www.riet.com.cn歡迎訂閱《石化技術(shù)與應用》雜志《石化技術(shù)與應用》是中國石油蘭州石化公司和蘭州化學(xué)工業(yè)公司聯(lián)合主辦的石油化工技術(shù)性刊物。1983年創(chuàng )刊國內外公開(kāi)發(fā)行。主要報道內容石油化工、三大合成材料、催化劑、助劑及石油煉制等方面新產(chǎn)品新工藝、新設備的開(kāi)發(fā)、技術(shù)改造、分析測試及與石油化工有關(guān)的環(huán)境保護、自動(dòng)控制、計算機技術(shù)等?！妒夹g(shù)與應用》為雙月刊,大16開(kāi),單月10日出版。每期定價(jià)10元,全年定價(jià)60元。全國各地郵局(所)訂閱,國內郵發(fā)代號54-102。如錯過(guò)郵局每年的訂閱時(shí)間,可直接從本刊編輯部中國煤化工圖書(shū)貿易總公司(北京399信箱,郵編100044)訂閱,郵發(fā)代號4859BM編輯部通訊地址:甘肅省蘭州市西固區合水北路1號《石化技術(shù)HCNMHG聯(lián)系電話(huà):(0931)7314247,7981693聯(lián)系人:趙豐砂E-mail:shjs@0931mail.com;shis@public.Lz.gs.cn