大檢修開工后水冷器內(nèi)漏呈現(xiàn)的問題

余 剛肖昀斌

（1.中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司機(jī)械廠）

（2.遼陽(yáng)石化公司生產(chǎn)監(jiān)測(cè)部，遼寧 遼陽(yáng) 111003）

大檢修開工后水冷器內(nèi)漏呈現(xiàn)的問題

余 剛1肖昀斌2

（1.中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司機(jī)械廠）

（2.遼陽(yáng)石化公司生產(chǎn)監(jiān)測(cè)部，遼寧 遼陽(yáng) 111003）

為確保水冷器的服役周期，針對(duì)大檢修開工后水冷器內(nèi)漏的問題，從設(shè)計(jì)壽命、使用檢修以及定期檢驗(yàn)等方面進(jìn)行了討論，在設(shè)計(jì)者根據(jù)工況特點(diǎn)合理確定水冷器設(shè)計(jì)壽命的基礎(chǔ)上，使用單位和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)還應(yīng)根據(jù)水冷器潛在失效模式有針對(duì)性地加強(qiáng)日常管理。建議水冷器的停工檢修與定期檢驗(yàn)應(yīng)關(guān)注管束的使用壽命，以保證檢修后水冷器能運(yùn)行到下一檢修周期。

水冷器安全 內(nèi)漏 設(shè)計(jì)壽命 使用檢修 定期檢驗(yàn)

一臺(tái)塔頂冷凝冷卻器（簡(jiǎn)稱水冷器)，大檢修后開工運(yùn)行3個(gè)多月發(fā)生內(nèi)漏。被迫停工搶修（未抽出管束）發(fā)現(xiàn)：管板及管接頭輕微腐蝕，而殼程水壓試驗(yàn)則發(fā)現(xiàn)有6根換熱管泄漏，作堵管處理。查設(shè)備檔案顯示：這臺(tái)水冷器為臥式BES800-2.5-170-6/25-2I型[1]，其技術(shù)特性見表1；于2009年制造并投用，2013年5月修理堵管5根后繼續(xù)使用，隨去年裝置大檢修后開工運(yùn)行。未見到檢修記錄及檢驗(yàn)報(bào)告。

表 1 技術(shù)特性

1 設(shè)計(jì)壽命

水冷器內(nèi)漏的風(fēng)險(xiǎn)一直困擾著煉油與化工裝置的“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行，已成為煉油裝置“4年一修”的瓶頸。規(guī)避水冷器在設(shè)計(jì)使用年限（設(shè)計(jì)壽命）期的內(nèi)漏風(fēng)險(xiǎn)，首先取決于工藝流程、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及材料等的合理選擇，而設(shè)計(jì)壽命的合理確定更為重要。

1）竣工圖上注明水冷器的設(shè)計(jì)壽命為：殼體15年，管束3年。而管程和殼程的腐蝕裕度均為3mm，對(duì)應(yīng)的主要受壓元件材料如管箱圓筒等為16MnR、殼體圓筒等為16MnR、而管板為16MnⅢ、換熱管為10#鋼。從水冷器投用到第一次修理堵管的時(shí)間上看，原設(shè)計(jì)的管束壽命較為合理。但值得探討的是影響設(shè)計(jì)壽命的工藝流程和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及材料等選擇的合理性。

2）工藝選擇的介質(zhì)流程不僅影響水冷器的結(jié)構(gòu)選型，而且更關(guān)乎水冷器的使用防腐[2、3]。該水冷器選擇BES型，而管程介質(zhì)雖為液化石油氣，但竣工圖上即未注明液化石油氣為濕H2S腐蝕環(huán)境，也未有針對(duì)濕H2S應(yīng)力腐蝕提出相應(yīng)的制造與檢驗(yàn)要求，這一點(diǎn)也可從管箱圓筒等選擇16MnR材料上體現(xiàn)。并且，搶修時(shí)發(fā)現(xiàn)管程內(nèi)表面包括管端腐蝕輕微，所以，相對(duì)循環(huán)水的腐蝕與防護(hù)，理應(yīng)將液化石油氣選為走殼程，而讓循環(huán)水走管程，這樣利于防腐延長(zhǎng)管束的使用壽命。倘若液化石油氣為濕H2S腐蝕環(huán)境，則水冷器應(yīng)選擇BIU型，并沿用原工藝流程，這樣可避免BES型的浮頭螺柱緊固件選擇的難題，當(dāng)然，此時(shí)應(yīng)考慮材料的升級(jí)。

3）成功使用案例表明[4]，對(duì)于有H2S應(yīng)力腐蝕的熱流體走管程的BIU型水冷器，以選用雙相鋼2205換熱管為合理，因?yàn)椋?205型雙相鋼較18-8型不銹鋼更耐殼程循環(huán)水的Cl-腐蝕，此時(shí)管板為16MnⅣ+堆焊2205。而對(duì)于熱流體腐蝕輕微的碳鋼BES型水冷器，則以循環(huán)水走管程為宜。

可見，水冷器的工藝流程、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及材料等選擇的合理性，直接影響設(shè)計(jì)壽命確定的合理性。盡管水冷器的設(shè)計(jì)壽命是設(shè)計(jì)者為滿足用戶所要求的預(yù)期使用年限而確定的目標(biāo)值，并非是實(shí)際使用的保證值，更不是水冷器報(bào)廢的時(shí)間限度[5]。但是，容器的設(shè)計(jì)壽命確定并在施工圖中給出則是設(shè)計(jì)者的職責(zé)，這不僅體現(xiàn)容器設(shè)計(jì)的權(quán)威性，更有利于容器的使用管理、定期檢驗(yàn)及安全監(jiān)察，避免發(fā)生超期使用的不安全隱患，而且也有助于容器設(shè)計(jì)水平的提高。因?yàn)?，合理確定容器的設(shè)計(jì)壽命需要綜合考慮諸如失效模式、容器的重要性與經(jīng)濟(jì)性、所在裝置的壽命以及使用經(jīng)驗(yàn)等因素。所以，這需要使用管理的配合。

2 使用檢修

水冷器的使用管理不僅要注重日常運(yùn)行的工藝紀(jì)律，認(rèn)真執(zhí)行安全操作規(guī)程，有的放矢進(jìn)行巡檢，正確使用水冷器，做好循環(huán)水溫度和流速的控制，探索應(yīng)用超聲波防除垢技術(shù)，掌握長(zhǎng)周期運(yùn)行規(guī)律；而且，尚應(yīng)保持循環(huán)水（尤其是中水回用）系統(tǒng)監(jiān)測(cè)考核的常態(tài)化，通過監(jiān)測(cè)循環(huán)水場(chǎng)的水質(zhì)污染，排查水冷器的泄漏，及時(shí)修理堵漏并恢復(fù)水質(zhì)，保證循環(huán)水達(dá)標(biāo)[6]；并且更值得探討的是停工時(shí)如何科學(xué)檢修，使水冷器處于完好狀態(tài)。

1）裝置停工檢修的目的是消除系統(tǒng)（設(shè)備與管道等）運(yùn)行中存在的問題以及檢修發(fā)現(xiàn)的問題，裝置停工檢修的目的是消除系統(tǒng)（設(shè)備與管道等）運(yùn)行中存在的問題以及檢修發(fā)現(xiàn)的問題，使系統(tǒng)重新達(dá)到完好狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開工后平穩(wěn)運(yùn)行到下一個(gè)檢修周期。這就需要設(shè)備管理人員（或持有在役壓力容器定期檢驗(yàn)資格證書）根據(jù)水冷器竣工圖規(guī)定的設(shè)計(jì)壽命，結(jié)合使用中的運(yùn)行記錄等設(shè)備檔案資料，合理制定檢修方案，實(shí)現(xiàn)科學(xué)檢修。

2）這臺(tái)BES型水冷器的檢修，不僅要拆卸管箱、外頭蓋及浮頭蓋，查看管程內(nèi)表面（管箱與浮頭蓋）、管端（管板與管接頭）及換熱管內(nèi)壁的腐蝕情況；而且尚要抽出管束，既要對(duì)殼程內(nèi)表面（殼體、外頭蓋）、浮頭蓋外表面及鉤圈、浮頭螺柱緊固件等檢查腐蝕情況，又要對(duì)管束進(jìn)行全面檢驗(yàn)，并作除垢清洗；同時(shí)還要配合定期檢驗(yàn)人員的全面檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)情況商定管束的修理使用價(jià)值。因?yàn)?，這臺(tái)水冷器已連續(xù)使用運(yùn)行3年有余，并在后期發(fā)生過泄漏堵管，而設(shè)計(jì)壽命為3年。切不可省略管束的抽出工序而直接進(jìn)行殼程水壓試驗(yàn)來“考證管束的完好”，倘若發(fā)生泄漏則進(jìn)行簡(jiǎn)單的堵管了事。

3）設(shè)備管理員會(huì)同定期檢驗(yàn)員對(duì)管束檢驗(yàn)后，作出管束經(jīng)檢修后繼續(xù)使用或監(jiān)護(hù)使用或報(bào)廢的結(jié)論。若允許管束繼續(xù)使用，則方可回裝管束，進(jìn)行殼程水壓試驗(yàn)考證管束是否泄漏以及后續(xù)工作，并將檢修記錄裝入設(shè)備檔案。不可在沒有得到定期檢驗(yàn)員許可的情況下，貪圖省事而草率回裝管束，即使水壓試驗(yàn)不泄漏，也很難保證開工后長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。否則，一旦開工后運(yùn)行中泄漏，不僅影響整個(gè)裝置，而且搶修堵漏的過程相當(dāng)麻煩，尤其是BES型水冷器，需要重復(fù)操作。

由此可見，水冷器的檢修是使用管理中的重要一環(huán)，不僅能體現(xiàn)管理水平，更能展現(xiàn)定期檢驗(yàn)的效用。

3 定期檢驗(yàn)

壓力容器的定期檢驗(yàn)[7]尤其是使用后的首次檢驗(yàn)至關(guān)重要，不僅關(guān)系水冷器開工后運(yùn)行下一檢驗(yàn)周期的實(shí)現(xiàn)，而且尚能驗(yàn)證設(shè)計(jì)壽命確定的合理性。

1）首先，檢驗(yàn)人員應(yīng)根據(jù)竣工圖的設(shè)計(jì)壽命、制造檢驗(yàn)資料、使用運(yùn)行記錄等信息合理制定檢驗(yàn)方案。鑒于水冷器已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行超過管束的設(shè)計(jì)壽命期限，并且是使用后的首次檢驗(yàn)，所以，檢驗(yàn)不僅要關(guān)注管程液化石油氣是否存在濕H2S腐蝕，而且更應(yīng)注意殼程循環(huán)水的垢下腐蝕。應(yīng)要求檢修時(shí)抽出管束進(jìn)行檢驗(yàn)，并告知用戶與設(shè)備管理人員商定檢驗(yàn)時(shí)機(jī)。

2）水冷器全面檢驗(yàn)時(shí)，在管/殼內(nèi)表面腐蝕情況檢查后，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)管束的管端、換熱管內(nèi)外表面的檢查，關(guān)注結(jié)垢（水垢和銹垢）情況以及垢下腐蝕的形貌（凹坑或穿孔）等，對(duì)腐蝕嚴(yán)重的做出標(biāo)記并記錄，待回裝水壓試驗(yàn)時(shí)驗(yàn)證，為評(píng)定安全狀況等級(jí)提供依據(jù)。

3）若管束腐蝕嚴(yán)重如蝕坑較深或穿孔的換熱管較多并已無修理價(jià)值，應(yīng)提出報(bào)廢報(bào)告；若腐蝕輕微，根據(jù)使用情況與用戶商定，方可允許回裝檢修繼續(xù)使用。

水冷器定期檢驗(yàn)的重點(diǎn)與難點(diǎn)是管束的檢驗(yàn)與評(píng)定，應(yīng)引起定期檢驗(yàn)的關(guān)注。

4 結(jié)束語

大檢修開工后水冷器內(nèi)漏所呈現(xiàn)的問題表明，水冷器的設(shè)計(jì)壽命不僅需要設(shè)計(jì)者的合理確定，更需要使用管理與定期檢驗(yàn)的精心呵護(hù)，應(yīng)引起相關(guān)各方的關(guān)注。

1）水冷器的設(shè)計(jì)單位在確定設(shè)計(jì)壽命時(shí)，應(yīng)考慮管束使用壽命的合理確定，以指導(dǎo)用戶使用管理時(shí)的正確應(yīng)用。而備臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)管束的實(shí)際使用情況修正設(shè)計(jì)壽命。

2）水冷器的使用管理在裝置停工檢修時(shí)，應(yīng)注重管束檢修方案的科學(xué)制定，配合定期檢驗(yàn)進(jìn)行，以保證檢修后水冷器的完好狀態(tài)。

3）水冷器的定期檢驗(yàn)在進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)關(guān)注管束換熱管與管頭的現(xiàn)狀，合理確定安全狀況等級(jí)，以實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)后所結(jié)論的使用期限。

1 GB151－1999管殼式換熱器[S].

2 張光,等.關(guān)于壓縮機(jī)后冷卻器管束材料選擇的討論[J].石油化工設(shè)備技術(shù), 2010,31(2) :58~60.

3 王巍.煉油廠水冷器泄漏原因分析及解決辦法[J].石油化工設(shè)備技術(shù), 2012,33(1) :45~49.

4 張國(guó)信,等.雙相不銹鋼的性能及其在石化行業(yè)的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù), 2007,28(4) :55~59.

5 TSG R0004－2009 固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及釋義[S].

6 張光,等.管殼式循環(huán)水冷卻器管束內(nèi)漏的控制[J].中國(guó)特種設(shè)備安全, 2013,29(12) :20~21.

7 TSG R7001－2013 壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

Problems about Internal Leaking of Water Cooler after Starting Overhaul

Yu Gang1Xiao Yunbin2
（1. Petrochina Liaoyang Petrochemical Company Machinery Factory Liaoyang 111003 ）
（2. Petrochina Liaoyang Petrochemical Company Product monitoring department Liaoyang 111003 ）

The paper has discussed the problems about internal leaking of water cooler after starting overhaul in aspects from designed life， use overhauling to periodical survey， etc.， concluding that the designed life of water cooler needs not only rational decision-making by designer but also the care of using management and periodical survey. It is suggested that the shutdown overhaul and periodical survey should attend to the service life of tubes so that the water cooler after overhauling can keep operating till to the next overhaul cycle.

Water cooler Internal leaking Designed life Use overhauling Periodical survey圖書分類號(hào)：X928.3

B

1673－257X(2014)06－58－03

余剛（1981-)，男，工程師，工藝設(shè)計(jì)工程師，主要工作方向壓力容器制造研究。

2014－01－09）