第25卷第10期腐蝕與防護(hù)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(zhǎng)慶石化公司,陜西咸陽(yáng)712000要:對(duì)重沸器斷裂管和銹蝕管進(jìn)行了分析認(rèn)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(nèi)介質(zhì)流動(dòng)不暢,局部濃度大且產(chǎn)生過(guò)熱。從筒體結(jié)構(gòu)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(hào):TG172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):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腐蝕外觀觀察日發(fā)生管束嚴(yán)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(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)使用的內(nèi)外壁上附著大量黑色腐蝕產(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(xiàn)在喇叭口管設(shè)計(jì)壓力:殼程1.38MPa,管程1.48MP外側(cè)附近大多變成灰白色,而內(nèi)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(shè)計(jì)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(nèi)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(xiàn)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(jié)合較牢,即銹蝕時(shí)間較長(zhǎng),如內(nèi)壁黑斑;另一種是近期形成的,如外壁被清除的部分黃銹設(shè)計(jì)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(yùn)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(xiàn)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(nèi)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(duì)內(nèi)壁(L)和外壁(W)的腐近管程人口處銹斑越嚴(yán)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(jié)果槽。在第一管程約有三分之一的管子出現(xiàn)孔洞、橫進(jìn)行定量分析,計(jì)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(xiàn)將分峰峰析結(jié)果簡(jiǎn)介如下中國(guó)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(hào)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(duì)樣管的化學(xué)成分進(jìn)行分析,其結(jié)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(shè)計(jì)要求。對(duì)組織(b)的檢驗(yàn)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)行宏觀和微觀分析,宏觀發(fā)現(xiàn)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(duì)此表面進(jìn)行低倍觀察,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(zhǎng)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(jí),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(nèi)壁形貌31420斷裂管子的喇叭口內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(guó)煤化工這種氣蝕是由于局部殼體間有長(zhǎng)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(nèi)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(duì)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(jié)構(gòu)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(yīng)力梯度,引起附加的環(huán)形殘余拉應(yīng)力,這種應(yīng)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(nèi)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(nèi),汽油流動(dòng)不暢,因溫度較低,故不會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)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(jī)鹽溶于水中,很容易造成水中的無(wú)機(jī)鹽和鋼管的電化學(xué)腐蝕。因此,加強(qiáng)各工序的排水尤為重要6結(jié)論通過(guò)以上分析可以認(rèn)為該重沸器第一管程進(jìn)口處的管束表面發(fā)生了嚴(yán)重氣蝕,主要原因?yàn)?(1)在重沸器圓形筒體內(nèi)的汽油流動(dòng)不暢,越圖3喇叭形端口附近管內(nèi)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(nèi)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(dāng)于無(wú)數(shù)小錘敲打管外壁,使表面塑變、開(kāi)(2)汽油含水導(dǎo)致氣蝕和電化學(xué)腐蝕裂、剝落、凹陷。因此氣蝕區(qū)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(yīng)力,物,密布許多象沙丘式的魚(yú)鱗坑,并且坑內(nèi)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(guó)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(nèi)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(qiáng)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(fù)合結(jié)構(gòu)涂層雖然在實(shí)用性上還缺乏足夠(2)工藝中加強(qiáng)脫水,減少水沸騰造成的氣蝕的經(jīng)驗(yàn),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(qiáng)管的選擇束的抗腐蝕強(qiáng)度。參考文獻(xiàn):(4)加強(qiáng)管束脹接工藝質(zhì)量的控制。[1]中國(guó)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(cè)技術(shù)分析報(bào)告[R].2001[1]化工部化工機(jī)械研究院主編.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)[M][2]張柏松韓利華.國(guó)外管道防腐修復(fù)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(yīng)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)導(dǎo)電涂料[冂].涂料工業(yè),1999,(3):13~15.社,1984[4]SY/T0315-1997鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]歡迎訂閱2005年度《材料保護(hù)》雜志《材料保護(hù)》創(chuàng)刊于1960年,為國(guó)內(nèi)外表面處理行業(yè)的權(quán)威性應(yīng)用技術(shù)刊物。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)本,每月15日出版,正文64頁(yè),每期定價(jià)8元,全年96元。本刊為中文核心期刊,中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)用刊,中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)源刊主要欄目有:電鍍、化學(xué)鍍、涂料涂裝、腐蝕與防護(hù)、陽(yáng)極氧化、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、防銹、熱噴涂、摩擦磨損、化學(xué)熱處理、理化分析等。熱忱歡迎廣大讀者和同行咨詢(xún)訂閱。國(guó)內(nèi)郵發(fā)代號(hào):38-30,國(guó)外郵發(fā)代號(hào):M4164。地址:(430030)武漢市寶豐二路126號(hào)《材料保護(hù)》雜志社電話(huà)027-83615846.83641679傳真027-83638752網(wǎng)址http://www.mat-pro.com郵件bjb@mat-procon歡迎訂閱《石油工程建設(shè)》(雙月刊)《石油工程建設(shè)》雜志于1975年創(chuàng)刊,由中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司主管,中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院和中國(guó)石油工程建設(shè)(集團(tuán))公司主辦,是我國(guó)石油石化工程建設(shè)領(lǐng)域創(chuàng)辦最早的專(zhuān)業(yè)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