乙烯裂解裝置立式急冷換熱器殼體開裂分析

張中利 趙寶強 王 娟

（1.天華化工機械及自動化研究設計院有限公司；2.嘉峪關市產品質量計量和特種設備檢驗檢測中心；3.中國石油蘭州石化公司煉油廠）

急冷換熱器是乙烯裂解裝置中工藝性非常強的關鍵設備。 急冷換熱器主要有兩個任務：一是將800℃左右的高溫裂解氣迅速冷卻至二次反應溫度以下，減少烯烴損失；二是盡可能多地回收裂解氣的高位熱能，產生12.0MPa 左右的高壓蒸汽［1］。 某廠乙烯裂解裝置立式急冷換熱器運行11 年后， 在殼體上管板下方150mm 處發現3 處開裂，造成氣體外漏，只能停車檢修，這直接影響了生產進度。 為了防范此類失效事故的發生，有必要分析換熱器殼體開裂的原因，并提出應對舉措。

1 急冷換熱器概況

乙烯裂解裝置立式急冷換熱器的尺寸規格為DN1600mm×64mm，主要技術參數為：

設計溫度（入口/出口） 殼程343/-15℃

管程482/-15℃

操作溫度（入口/出口） 殼程329.0/329.1℃

管程417.8/346.1℃

設計壓力（入口/出口） 殼程13.70MPa /F.V

管程0.85MPa

操作壓力 殼程 11.30MPa

管程 0.15MPa

介質 殼程鍋爐水（pH 值 9.0～10.5）

管程裂解爐流出物

材料 殼程13MnNiMoNbR

換熱管SA213T11

2 理化分析

2.1 宏觀檢查

乙烯裂解裝置立式急冷換熱器殼體外壁無明顯腐蝕坑，內壁表面有少量凹坑，存在一條臺階狀主裂紋和兩條二次裂紋，裂紋已沿厚度方向完全開裂（圖1a～c）。該急冷換熱器殼體裂紋斷口表面凹凸不平，附著有大量腐蝕產物，但無明顯塑性變形。

2.2 化學成分分析

采用直讀光譜儀對乙烯裂解裝置立式急冷換熱器殼體的材料進行化學成分分析，將分析結果列于表1。由表1 可知，該急冷換熱器殼體的化學成分符合GB 713—2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》對13MnNiMoNbR 鋼的要求。……