高低壓加氫換熱器管束腐蝕疲勞斷裂分析及改進(jìn)措施

王朝平

(中國石化上海高橋石油化工有限公司,上海200137)

奧氏體不銹鋼的點(diǎn)腐蝕＋腐蝕疲勞開裂是煉化企業(yè)中一種常見的失效形式【1G2】,常在鹵素離子環(huán)境,尤其是氯離子與外界應(yīng)力耦合作用的環(huán)境下產(chǎn)生,且不易被察覺,一旦發(fā)生失效,會(huì)給企業(yè)的正常生產(chǎn)造成較為嚴(yán)重的危害和損失【3G4】.

某煉油企業(yè)加氫裂化裝置中1臺(tái)反應(yīng)產(chǎn)物與低分油換熱器服役13年后,發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏失效情況.拆解該換熱器后發(fā)現(xiàn),換熱管的管束集合中,位于殼程低分油入口處的2根外側(cè)換熱管已經(jīng)斷裂、脫出,如圖1所示.管束上部基本完好,下部有部分白色偏黃的鹽垢,近管板處管子外積垢多,剝除后,垢層下管子外觀良好.

圖1 換熱管管束集合

該換熱器為1臺(tái)雙殼程U形管式螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器,管箱材料為15Cr Mo(H)＋堆焊(309L型＋347型),殼程材料為Q345R,管板材料為鍛件15Cr Mo(H)＋堆焊(309L型＋347型),換熱管材料為06Cr18Ni11Ti(TP321),操作溫度及壓力如表1所示;殼程介質(zhì)為低分油,管程介質(zhì)為加氫裂化反應(yīng)產(chǎn)物,具體工藝流程如圖2所示.

圖2 包含失效換熱器的工藝流程示意

表1 失效換熱器操作溫度及壓力

1 換熱管檢測(cè)分析

1．1 斷口宏觀分析

從換熱管斷裂位置進(jìn)行觀察,A、B兩根換熱管斷裂位置均位于管板附近(如圖3所示),換熱管A斷裂處位于管板低壓側(cè)距管板約20 mm,換熱管B斷裂處位于管板低壓側(cè)距管板約60 mm.

圖3 換熱管斷裂位置

觀察發(fā)生斷裂的換熱管A、B斷口部位[分別標(biāo)記為斷口a、斷口b,如圖4(a)和圖4(b)所示]發(fā)現(xiàn):斷口a、b均無明顯的塑性變形,屬于脆……