氨合成塔出口鍋爐給水預(yù)熱器內(nèi)漏分析及處理

丁鋒

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

氨合成塔出口鍋爐給水預(yù)熱器內(nèi)漏分析及處理

丁鋒

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

針對(duì)氨合成塔出口鍋爐給水預(yù)熱器列管多次泄漏，主要介紹氨合成塔出口鍋爐給水預(yù)熱器列管泄漏腐蝕現(xiàn)象、原因以及泄漏后的修復(fù)處理和質(zhì)量檢測(cè)。

氨合成塔；鍋爐給水預(yù)熱器；列管內(nèi)漏；修復(fù)處理

寧夏石化公司化肥二廠氨合成塔出口鍋爐給水預(yù)熱器（位號(hào)：123-C1）是合成氨裝置區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備。是寧夏石化公司化肥二廠2005年10月擴(kuò)能改造新增一臺(tái)立式‘U’型管換熱器，管側(cè)為氨合成塔出口工藝氣，殼側(cè)為進(jìn)汽包鍋爐水，與原換熱器（123-C）串聯(lián)運(yùn)行。分別于2006年2月，2007年8月，11月，12月，2008年5月、8月，2009年4月檢修堵漏，共計(jì)堵管149根。該換熱器自投運(yùn)以來先后出現(xiàn)多次泄漏，且泄漏點(diǎn)不斷增加，泄漏量不斷增加，已嚴(yán)重影響到后續(xù)鍋爐水系統(tǒng)及蒸汽系統(tǒng)安全運(yùn)行，雖檢修了多次，對(duì)泄漏的換熱管進(jìn)行了補(bǔ)焊、堵管處理，試壓合格后投入運(yùn)行不久又發(fā)生了泄漏（見表1）。

表1 123-C1設(shè)備技術(shù)參數(shù)

圖1

圖2

1 泄漏原因分析

通過多次對(duì)換熱管與管板之間泄漏情況分析[1-4]，發(fā)現(xiàn)泄漏部位主要集中在管子管板的端口泄漏（管子與管板脹接、焊接焊縫處泄漏），在換熱管與管板的連接焊肉處存在砂眼或裂紋（見圖1、圖2）。

（1）從現(xiàn)場(chǎng)泄漏量較密集的部分換熱管分布發(fā)現(xiàn)，全部出現(xiàn)在合成塔出口工藝氣入口處（溫度340℃，工藝氣介質(zhì)主要為H2，N2，NH3），在工藝氣入口側(cè)的管板及換熱管焊縫相對(duì)于其他部分長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境，殼程靠近此部分的鍋爐水局部氣化，在此部分管板及換熱器形成局部高溫?zé)釕?yīng)力集中，換熱器焊縫出現(xiàn)裂紋后逐漸泄漏。

（2）反復(fù)開停車，加減負(fù)荷。特別是在后系統(tǒng)氨合成塔停車，而前系統(tǒng)鍋爐給水系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，換熱器內(nèi)部管程微正壓，殼程正常運(yùn)行，壓差達(dá)到6 MPa ～10 MPa，長(zhǎng)期處于較大壓差情況下，增加換熱管與管板脹貼處及焊縫的應(yīng)力負(fù)荷。

（3）設(shè)備制造過程中，對(duì)換熱管的脹貼及強(qiáng)度焊施工過程質(zhì)量控制不嚴(yán)格，每根換熱管的脹貼尺寸及標(biāo)準(zhǔn)沒有嚴(yán)格統(tǒng)一，出現(xiàn)個(gè)別換熱管過度脹或脹貼不到位，都增加了換熱管此部位出現(xiàn)裂紋而泄漏的隱患。

（4）在出現(xiàn)個(gè)別換熱管泄漏后，堵漏施工方案不完善，簡(jiǎn)單進(jìn)行堵頭加手工電焊密封的形式。致使施工過程中對(duì)相鄰換熱管焊縫造成損傷，換熱器管口變形等細(xì)微缺陷，在正常運(yùn)行中產(chǎn)生腐蝕開裂，形成新的漏點(diǎn)。

2 堵漏修復(fù)

2.1 查漏

采用低壓，高壓兩種查漏方案，同時(shí)在施工過程中配合著色（PT）無損檢測(cè)。殼程在鍋爐水系統(tǒng)充0.5 MPa氮?dú)膺M(jìn)行低壓查漏，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)逐步堵漏消除，低壓查不出時(shí)，啟動(dòng)鍋爐給水泵控制殼程壓力至6.0 MPa～9.0 MPa進(jìn)行高壓查漏，再次進(jìn)行堵漏直到全部消除。

2.2 堵漏及焊接工藝質(zhì)量控制

（1）用角向砂輪機(jī)把泄漏口堆焊的焊肉進(jìn)行整體鏟除，對(duì)于管板與殼體邊緣的死角部位用磁力鉆或金屬銑刀進(jìn)行鉆削處理，打磨的高度略低于原管板2 mm，且圓滑過渡，不得有尖角。利用棒式砂輪機(jī)把管板與換熱管、換熱管與堵頭間的連接內(nèi)角縫打磨成合適的焊接坡口，采用著色探傷檢查，以確保氣孔、裂紋等缺陷全部清除。在打磨過程中，為防止損傷打磨邊緣部位的新?lián)Q熱管，采用臨時(shí)堵頭進(jìn)行保護(hù)。

（2）焊前用氣焊對(duì)焊接部位局部加熱至150℃以上，以便于保證焊接質(zhì)量。

（3）安裝堵頭進(jìn)行堵管，堵頭低于管板1 mm～2 mm，再用電焊封死（見圖3）。堵頭壓入管內(nèi)要盡量壓緊，當(dāng)堵頭與管子牢固配合后應(yīng)停止壓入，否則會(huì)損壞孔帶，干擾附近的管子接頭，并使堵頭和管孔變形而配合不良，繼而發(fā)生再次泄漏。

圖3 U型管內(nèi)損傷焊接示意圖

（4）第一遍焊接采用手工氬弧焊，焊絲為φ2.0的TGS-309，蓋面焊采取手工電焊，焊條φ2.5 A302焊條。每次焊后降溫冷卻至50℃進(jìn)行著色檢查，若檢查發(fā)現(xiàn)有缺陷則重新打磨處理，直至未檢查出任何缺陷為止。焊接時(shí)，每焊完一層焊縫，應(yīng)用錘子對(duì)焊縫及周圍適當(dāng)進(jìn)行錘擊，以消除焊接應(yīng)力。為防止飛濺對(duì)其他焊口的沾黏，應(yīng)有防護(hù)措施，應(yīng)注意焊接第二層時(shí)要錯(cuò)開起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)的位置，切記電弧碰及附近管端（見圖4～圖6）。

圖4 堵頭加工示意圖

圖5 堵頭加工示意圖

圖6 臨時(shí)堵頭加工示意圖

圖7 U型管端頭外焊縫泄漏焊接示意圖

（5）對(duì)于管子與管板外角焊縫存在泄漏的，則用棒式砂輪機(jī)將泄漏部位打磨干凈，直接用焊絲進(jìn)行補(bǔ)焊（見圖7）。

（6）對(duì)于管子與管板內(nèi)角焊縫存在泄漏的，利用棒式砂輪機(jī)把管板與換熱管、換熱管與堵頭間的連接內(nèi)角縫打磨成合適的焊接坡口，安裝堵頭進(jìn)行堵管（見圖8）。

3 結(jié)語

圖8 U型管端頭內(nèi)焊縫泄漏焊接示意圖

氨合成塔出口鍋爐給水預(yù)熱器（123-C1）是合成氨裝置的重要設(shè)備，其運(yùn)行工況好壞和使用壽命長(zhǎng)短除了與換熱器合成塔本身的材質(zhì)、設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)等方面密切相關(guān)外，還與運(yùn)行管理及操作人員的操作水平、責(zé)任心、都有著十分密切的關(guān)系，只有嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程細(xì)心操作，減少負(fù)荷大的波動(dòng)，減少開停車次數(shù)，才能保證此換熱器的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

［1］ 鋼制壓力容器.GB150-1998.

［2］ 鍋爐給水預(yù)熱器制造技術(shù)條件.GB/T3343-93.

［3］ 承壓設(shè)備無損檢測(cè).JB/T4730-2005.

［4］ 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程.

中國(guó)二氧化碳干法加砂壓裂獲重大突破

4月25日，長(zhǎng)慶蘇里格氣田。隨著蘇東XX-XXC4井二氧化碳干法加砂壓裂試驗(yàn)的圓滿完成，集團(tuán)公司重大現(xiàn)場(chǎng)攻關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目-二氧化碳干法加砂壓裂技術(shù)，在川慶鉆探工程公司歷時(shí)3年的重點(diǎn)攻關(guān)下，完成由重點(diǎn)設(shè)備研發(fā)、室內(nèi)工藝技術(shù)試驗(yàn)到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的關(guān)鍵性“三步走”，為這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、規(guī)?；瘧?yīng)用奠定基礎(chǔ)。

二氧化碳干法加砂壓裂技術(shù)，通過使用液態(tài)二氧化碳代替常規(guī)水基壓裂液，具有無殘?jiān)?、無水相、返排快、對(duì)儲(chǔ)層無傷害等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保增儲(chǔ)方面優(yōu)勢(shì)明顯。

為加快這項(xiàng)國(guó)際前沿技術(shù)的重點(diǎn)攻關(guān)，2013年，集團(tuán)公司在川慶鉆探設(shè)立二氧化碳?jí)毫言霎a(chǎn)研究室，由這個(gè)公司所屬長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司、鉆采工程技術(shù)研究院長(zhǎng)慶分院聯(lián)手長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田研究中心技術(shù)攻關(guān)?？蒲腥藛T相繼研發(fā)4代二氧化碳密閉混砂裝置和新型氮?dú)庠鰤貉b置，同時(shí)配套新型二氧化碳儲(chǔ)液裝備、卸荷旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、二氧化碳?jí)毫咽┕?shù)據(jù)采集一體化技術(shù)及新型提黏劑體系，通過在長(zhǎng)慶油田14口井進(jìn)行先導(dǎo)性試驗(yàn)，解決了二氧化碳干法加砂壓裂施工排量低、帶壓混砂難、液態(tài)二氧化碳挾砂性能差等世界性難題，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳干法加砂壓裂由單井單層到單井多層、油管注入到油套同注+環(huán)空加砂壓裂等多種施工工藝方式的重要升級(jí)。

這項(xiàng)技術(shù)采用系統(tǒng)化施工控制、智能化數(shù)據(jù)采集、微地震裂縫監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，突破了二氧化碳生產(chǎn)組織難度大、參與施工設(shè)備多、實(shí)施成本高、作業(yè)周期長(zhǎng)等規(guī)?；瘧?yīng)用瓶頸，建立了完整的二氧化碳作業(yè)工藝技術(shù)規(guī)范、壓裂施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及HSE體系，為二氧化碳干法加砂壓裂技術(shù)在國(guó)內(nèi)規(guī)?；瘧?yīng)用提供理論依據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支撐，在致密砂巖層改造中達(dá)到國(guó)際一流、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

（摘自中國(guó)石油新聞中心2017-05-03）

TE962

A

1673-5285（2017）05-0146-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.05.035

2017－04-25

丁鋒（1979-），2002年畢業(yè)于西安科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)，2002年9月至今就職于中國(guó)石油寧夏石化公司化肥二廠機(jī)動(dòng)科，郵箱：df231-007@163.com。