脫丁烷塔底再沸器浮頭鉤圈開裂失效分析

劉顯林，丁明生，陸曉峰

(1.中國石化揚子石油化工有限公司，江蘇南京 210048

1 概況

某公司常減壓裝置脫丁烷塔底再沸器E-404B為浮頭式換熱器，型號為TBJS1300-4.5×3.6-415-6/25-4I。E-404B殼程介質為脫丁烷塔底油，設計壓力為3.6 MPa，設計溫度為210 ℃，最高工作壓力為1.13 MPa，實際工作溫度為190.7 ℃；管程介質為3.5 MPa蒸汽，設計壓力為4.5 MPa，設計溫度為420℃，最高工作壓力為3.5 MPa，實際工作溫度為380 ℃。2017年6月裝置檢修時，E-404B小浮頭處的螺栓緊固扭矩為2 300 N·m，水壓試驗時發生泄漏，堵管7根。2018年3月28日對E-404B進行檢修查漏，管程水壓試驗至2.0 MPa，小浮頭泄漏，泄壓緊固，緊固扭矩為1 450 N·m，再次水壓試驗至2.0 MPa，小浮頭泄漏。拆除檢查，發現小浮頭鉤圈開裂，見圖1。

圖1 E-404B鉤圈裂紋形貌

2 開裂失效分析

2.1 宏觀分析

鉤圈裂紋沿楔角根部向里擴展，從側面可以看出鉤圈沿45°方向開裂。將圖2標示位置的裂紋取出掰開，裂紋宏觀形貌如圖3所示。

2.2 材質成分分析

對開裂鉤圈進行材質成分分析檢測，取樣部位見圖1，檢測結果見表1。

結果顯示，鉤圈材質成分符合NBT 47008-2017《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》標準中對16Mn元素成分的規定。

2.3 金相組織分析

分別在1#和2#鉤圈上切割金相試樣，取樣位置如圖4所示，金相1#-1、2#-1觀察周向面金相，金相試樣2#-2，2#-3，2#-4觀察軸向面金相。

圖2 E-404B鉤圈楔角根部裂紋形貌

圖3 E-404B鉤圈裂紋宏觀形貌

表1 E-404B鉤圈成分分析結果 %

圖4 金相取樣示意

1#鉤圈1#-1試樣金相組織為鐵素體及片狀珠光體，鐵素體的晶粒均勻，見圖5；2#鉤圈2#-1試樣右邊靠近鉤圈端部位置的金相組織為鐵素體加貝氏體，且組織變化深度大約為3 mm，見圖6(a)，試樣左邊金相組織為鐵素體及塊狀分布的片狀珠光體，見圖6(b)；……