重沸器管束失效分析

第25卷第10期腐蚀与防护ol.25No.10004年10月corrosion PROTECTION重沸器管束失效分析张来社,刘永干,刘勇纲,王延海(长庆石化公司,陕西咸阳712000要:对重沸器断裂管和锈蚀管进行了分析认为是该重沸器第一管程进口处管束表面发生了气蚀。气蚀的重因是重沸器圆形筒体内介质流动不畅,局部浓度大且产生过热。从筒体结构和工艺等方面提出了解决方法关键词:重沸器;管束;腐蚀失效;分析;措施中图分类号:TG172文献标识码:B文章编号: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腐蚀外观观察日发生管束严重泄漏。该重沸器为釜式重沸器,共断裂管的断口呈喇叭形,断口边缘很簿,喇叭口有四管程,管束的管子与管板为胀接结构,设计使用的内外壁上附着大量黑色腐蚀产物和一些黄色锈条件如下:层。经超声波化学清洗30min后,发现在喇叭口管设计压力:壳程1.38MPa,管程1.48MP外侧附近大多变成灰白色,而内壁仍保留较多的黑操作压力:壳程0.9MPa,管程0.8MPa色腐蚀产物设计温度:壳程212℃,管程248℃另一根管子也是在第一管程进口附近,有明显操作温度:壳程入口140~150℃,出口165℃黄锈和黑锈。将此管剖开进行超声波化学清洗,清管程入口290~310℃,出口160洗后,内壁的黑锈大多保留,而外壁的黑斑和黄锈比180℃较容易清除。以上现象说明黑色腐蚀产物有两种:操作介质:管程重柴油壳程汽油一种与管壁结合较牢,即锈蚀时间较长,如内壁黑斑;另一种是近期形成的,如外壁被清除的部分黄锈设计材质:换热管10*,管板16Mn锻,壳体和黑斑。16MnR重沸器于1998年6月投运使用约8个月管束2腐蚀产物成分的俄歇电子能谱分析泄漏,检查发现管束第一管程入口近800mm范围在腐蚀管断口附近采样一块(1),在另一样管内管子外表面有程度不等的黑色和黄色锈斑,越靠上采样一块(2#),分别对内壁(L)和外壁(W)的腐近管程人口处锈斑越严重,并有明显坑点和减薄沟蚀产物进行俄歇电子能谱的成分分析。将分析结果槽。在第一管程约有三分之一的管子出现孔洞、横进行定量分析,计算公式如下向裂纹或横向沟槽,其中一根管子彻底断裂。为找A=lx/S/∑Ix/Sx出损坏原因,进行了取样分析。送检两段管子,段式中CA:某元素的原子百分比浓度;Ix:某元素的为横向圆周断口,另一段表面有明显锈蚀。现将分峰峰析结果简介如下中国煤化工。的原子百分比浓度见表CNMH的氧、碳硫及少收稿日期:2003-1204;修订日期:200401-14量钾和钙。表明:①产物中的杂物含量较高;②氧张来社等:重沸器管束失效分析表1锈斑成分的原子百分比浓度(%)编号OCK1#-L2214371#W30412#-L33136.03.42#W2919.744Sx0.210.50.180.80.80.47和硫含量高。3钢管的成分组织对样管的化学成分进行分析,其结果见表2。表2管材的化学成分(%)MnCS0.240.440.0170.0900.032从表中可以看出,成分满足设计要求。对组织(b)的检验表明,为铁素体加少量珠光体,组织正常。断口附近管壁形貌观察4.1外壁形貌将断裂的喇叭口切开,经超声波化学清洗后,进行宏观和微观分析,宏观发现在喇叭口的管外壁露出的金属表面呈灰白色,且表面起伏粗糙,布满大而浅的蚀坑。用扫描电子显微镜对此表面进行低倍观察,直径大多在1mm以下,如图1(a)所示,从图中还可以看到一条明显的长约2mm的表面裂纹。将其中的一个坑放大,可看到明显的塑性变形痕迹,如图1(b)所示,将此进行放大,可看到许多小坑和局部脱离的小粒子,其尺寸为微米级,还有大小不一的裂纹,如图1(c)和1(d)所示。这些特征表明,它是气蚀所造成。4.2管内壁形貌31420断裂管子的喇叭口内壁表面平坦,其上散布点(d)状蚀坑,图2(a)和(b)为喇叭口内壁的扫描电子显图1喇叭形端口附近管外壁的表面扫描电子显微镜照片微镜低倍和高倍照片,其高倍扫描电子显微镜照片(a)低倍(b)局部放大(c)和(d)再进一步放大如图2(c)和(d),图2d的泥纹是腐蚀产物干裂所质浓度升高,从而加速腐蚀。因此,第一管程进口约致。在喇叭口边有类似外壁的小坑80mm范围内的管子腐蚀与该原因有关。5损坏原因分析(2)气蚀在操作中,重柴油在第一管程温度上第积进口处壳体介质流动不(1)汽油流动不畅该重沸器管束出人口端与暫中国煤化工这种气蚀是由于局部壳体间有长约1m的圆形简体(见图3),由于圆形筒CNMHG和所含水分极易汽化,体内的汽油流动不畅,腐蚀产物容易沉积,使腐蚀介形成大量汽泡汽泡破裂时对管壁造成很高的冲击张来社等:重沸器管束失效分析重柴油出口汽油入口(a)100图3重沸器结构示意图接处所产生的缝隙腐蚀有关,同时还与胀接工艺有关,胀接造成了应力梯度,引起附加的环形残余拉应力,这种应力与气蚀叠加,会进一步加速腐蚀剥落,从而造成横向沟槽或裂纹。(4)温度差在第四管程出口重柴油的温度接近170℃,第一管程入口温度接近310℃,即换热器的进口温度差为140℃。进入重沸器的冷汽油靠近(b)300第一管程中段入口,故第一管程内油的温度降低幅度较大。第二管程出口温度可能比第一管程人口温度降低近100℃,即第二管程出口温度大约在200℃左右。虽然第二管程出口也处于圆形筒体内,汽油流动不畅,因温度较低,故不会发生气蚀现象,但容易发生腐蚀,这种腐蚀的破坏性与气蚀相比要小得多。(5)水的影响在实际操作中由于汽油含水水的汽化也可以造成管束气蚀。同时,由于汽油中的硫化物和无机盐溶于水中,很容易造成水中的无机盐和钢管的电化学腐蚀。因此,加强各工序的排水尤为重要6结论通过以上分析可以认为该重沸器第一管程进口处的管束表面发生了严重气蚀,主要原因为:(1)在重沸器圆形筒体内的汽油流动不畅,越图3喇叭形端口附近管内壁的表面扫描电子显微镜照片靠近管板越易形成死角,使腐蚀产物沉积,腐蚀介质(a)低倍;(b)内壁的一般情况;浓度升高;同时也造成管板处的介质局部过热沸腾(c)和(d)端口附近的表面照片而产生气蚀压力,相当于无数小锤敲打管外壁,使表面塑变、开(2)汽油含水导致气蚀和电化学腐蚀裂、剥落、凹陷。因此气蚀区一般没有明显的腐蚀产(3)在胀接时,有的管子存在环形残余拉应力,物,密布许多象沙丘式的鱼鳞坑,并且坑内有坑,其进一步加速了腐蚀。最小坑尺寸与汽泡的大小有关。中国煤化工(3)胀接工艺在第一管程靠近管板处的部分CNMHG管子发生穿孔、横向沟槽或横向裂纹,这除了与管内人元平时四形筒体段四周钻一些温度较高、管外流动不畅有关外,还与管子与管板胀孔,加强介质流动性,降低腐蚀产物沉积,从而降低张来社等:重沸器管束失效分析腐蚀介质浓度,减少管板处的介质局部过热沸腾所(上接第47页)产生的气蚀。新型复合结构涂层虽然在实用性上还缺乏足够(2)工艺中加强脱水,减少水沸腾造成的气蚀的经验,但由于它良好的性能和灵活的施工可操作和电化学腐蚀。性,无疑为石油沥青管道的大修提供了另一种可靠(3)将原碳钢管束更换为不锈钢管束,增强管的选择束的抗腐蚀强度。参考文献:(4)加强管束胀接工艺质量的控制。[1]中国石油天然气管道局技术公司铁岭一大连输油管道参考文外检测技术分析报告[R].2001[1]化工部化工机械研究院主编.腐蚀与防护手册[M][2]张柏松韩利华.国外管道防腐修复技术综述[A].管北京:化学工业出版社,1991道科学研究论文选集[C].(1994-1998),石油工业[2]魏宝明,金属腐蚀理论及应用[M.北京:化学工业出版社,1998出版社,1984[3]蒋红梅,袁宏,高保娇,等.环氧聚氨酯互穿聚合物[3]杨武,等.金属的局部腐蚀[M].北京:化学工业出版网络导电涂料[冂].涂料工业,1999,(3):13~15.社,1984[4]SY/T0315-1997钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准[S]欢迎订阅2005年度《材料保护》杂志《材料保护》创刊于1960年,为国内外表面处理行业的权威性应用技术刊物。按国际标准开本,每月15日出版,正文64页,每期定价8元,全年96元。本刊为中文核心期刊,中国科技论文统计用刊,中国科学引文数据库统计源刊主要栏目有:电镀、化学镀、涂料涂装、腐蚀与防护、阳极氧化、化学转化膜、防锈、热喷涂、摩擦磨损、化学热处理、理化分析等。热忱欢迎广大读者和同行咨询订阅。国内邮发代号:38-30,国外邮发代号:M4164。地址:(430030)武汉市宝丰二路126号《材料保护》杂志社电话027-83615846.83641679传真027-83638752网址http://www.mat-pro.com邮件bjb@mat-procon欢迎订阅《石油工程建设》(双月刊)《石油工程建设》杂志于1975年创刊,由中国石油天然气集团公司主管,中国石油集团工程技术研究院和中国石油工程建设(集团)公司主办,是我国石油石化工程建设领域创办最早的专业技术刊物,专门报道油气田、油气管罐、炼油厂、化工厂、石油石化装置、市政工程、滩海工程、海外工程等的建设、技术改造和工程管理,及时报道国家级或省部级科学基金资助项目和重大工程建设。本刊为全国中文核期刊《石油工程建设》国内外公开发行,大16开本,逢双月17日出版,单价:10元,全年价:60元。邮发代号:6-51,全国各地邮局均可订阅,也可直接与本刊编辑部联系订阅。联系地址:天津市塘沽区津塘公路40号邮编:300451联系人:朱智灵,关梦月传真:022-66310255Eee:022-66310255,66310258,66310257,66312607e-mAil:sygcjsbjb@sohu.comfg*e:www.riet.com.cn欢迎订阅《石化技术与应用》杂志《石化技术与应用》是中国石油兰州石化公司和兰州化学工业公司联合主办的石油化工技术性刊物。1983年创刊国内外公开发行。主要报道内容石油化工、三大合成材料、催化剂、助剂及石油炼制等方面新产品新工艺、新设备的开发、技术改造、分析测试及与石油化工有关的环境保护、自动控制、计算机技术等。《石化技术与应用》为双月刊,大16开,单月10日出版。每期定价10元,全年定价60元。全国各地邮局(所)订阅,国内邮发代号54-102。如错过邮局每年的订阅时间,可直接从本刊编辑部中国煤化工图书贸易总公司(北京399信箱,邮编100044)订阅,邮发代号4859BM编辑部通讯地址:甘肃省兰州市西固区合水北路1号《石化技术HCNMHG联系电话:(0931)7314247,7981693联系人:赵丰砂E-mail:shjs@0931mail.com;shis@public.Lz.gs.cn