貧富甲醇換熱器換熱管失效分析結(jié)果簡(jiǎn)析

胡碩生

摘要：隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，換熱器設(shè)備的管理和運(yùn)行引起了各級(jí)管理人員的重視，由于其工作狀態(tài)會(huì)直接影響裝置項(xiàng)目的負(fù)荷及效率。因此，需要相關(guān)管理人員對(duì)換熱器的失效問題給子必要的關(guān)注和處理。文中針對(duì)貧富甲醇高效換熱器換熱管失效原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并且提出了應(yīng)對(duì)措施，旨在為設(shè)備管理人員提供必要的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：貧富甲醇;高效換熱器;換熱管;失效;原因

中圖分類號(hào)：TG142.71

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）03-0098-02

0引言

國(guó)能集團(tuán)寧煤煤制油分公司20臺(tái)貧富甲醇換熱器投入運(yùn)行一年多相繼出現(xiàn)換熱管泄漏問題，堵漏點(diǎn)最多達(dá)到1485根到達(dá)報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。該換熱器管束材質(zhì)設(shè)計(jì)為10#鋼，管束介質(zhì)為富H2S甲醇，工作溫度及設(shè)計(jì)壓力見下表。為了對(duì)換熱器失效機(jī)理進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步確認(rèn)泄漏原因，大檢修期間我單位安排對(duì)三系列E20DE換熱器各抽出2根泄漏嚴(yán)重的換熱管，外觀檢查發(fā)現(xiàn)換熱管均有孔洞，最大直徑為4.5mm，孔洞部位無明顯減薄。

1失效分析內(nèi)容及結(jié)果

1.1宏觀檢查

送檢試樣共四件，失效形式為點(diǎn)腐蝕穿孔，管件上由委托方標(biāo)記缺陷方位及設(shè)備編號(hào)，將E-3100320D的孔朝右側(cè)、孔朝下側(cè)、孔朝上側(cè)管分別編號(hào)

1#、2#、3#;將E-3100320E孔朝上側(cè)編號(hào)4#。

所有管段外壁均勻腐蝕，較平整，穿孔部位邊緣平整，無明顯塑性變形;打開后觀察到管內(nèi)壁呈黑色，局部存在未貫穿壁厚的點(diǎn)腐蝕坑，內(nèi)壁附著物質(zhì)地堅(jiān)硬，與金屬基體結(jié)合緊密。內(nèi)壁腐蝕坑邊緣整齊，腐蝕坑附近無明顯減薄，管壁厚與設(shè)計(jì)值相符，整體無明顯減薄。

1.2化學(xué)成分分析

根據(jù)GB/T223.鋼鐵及合金化學(xué)分析分析方法對(duì)該送檢試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。鋼管化學(xué)成分中C含量略微偏低，接近標(biāo)準(zhǔn)值下限，其余元素符合GB

9948-2006.石油裂化用無縫鋼管對(duì)10鋼的規(guī)定。

1.3金相組織分析

1.3.1非金屬夾雜物

依據(jù)GB/T10561的規(guī)定，2#管非金屬夾雜物級(jí)別為B2.0級(jí)，4#管非金屬夾雜物級(jí)別為DO.5級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)定的不大于2.5級(jí)的要求。

1.3.2金相組織

a.取樣部位

取2#管、4#管橫截面進(jìn)行金相檢驗(yàn)。

b.檢驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)GB/T13298的規(guī)定，試樣經(jīng)機(jī)械拋光，采用4%硝酸酒精腐蝕，光學(xué)顯微鏡下觀察，母材金屬組織為鐵素體+珠光體，管壁存在脫碳層，脫碳部位金屬組織中珠光體含量減少或完全消失，2#外壁脫碳層深度362μm，內(nèi)壁無明顯脫碳，4#外壁局部脫碳，最大脫碳層深度653μm，內(nèi)壁存在部分脫碳現(xiàn)象，脫碳層深度359μm。管內(nèi)壁均可觀察到數(shù)目較多的點(diǎn)腐蝕坑，腐蝕坑內(nèi)金屬表面有大量附著物。

1.4腐蝕坑及管內(nèi)壁附著物成分分析

對(duì)2#管穿孔部位表面（2處）、2#管點(diǎn)腐蝕坑（未穿）內(nèi)壁、2#管無明顯腐蝕坑的內(nèi)表面、4#管點(diǎn)腐蝕坑（未穿）內(nèi)壁（2處）、4#管無明顯腐蝕坑的內(nèi)表面以及4#內(nèi)表面局部堆積的附著物采用EDS分析了元素組成，可見管內(nèi)壁被以Fe、0、S、C為主要元素組成的物質(zhì)覆蓋。EDS分析結(jié)果如表2所示。

1.5腐蝕形貌

對(duì)管內(nèi)壁及斷口表面的微觀形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，腐蝕穿孔部位表面局部可見腐蝕形成的平行條紋狀紋理，管壁內(nèi)表面的腐蝕產(chǎn)物呈絮狀[2]。

2失效原因綜合分析

2.1檢驗(yàn)結(jié)果

（1）化學(xué)成分中C含量略微偏低，但接近標(biāo)準(zhǔn)值下限;（2）金相組織由鐵素體+珠光體組成，內(nèi)外壁局部脫碳;（3）內(nèi)壁存在較多點(diǎn)腐蝕坑，除點(diǎn)腐蝕部位外其余部

位無明顯減薄;

（4）管內(nèi)壁被以Fe、0、S、C為主要元素組成的物質(zhì)

覆蓋;

（5）腐蝕穿孔部位表面局部可見腐蝕形成的平行條紋

狀紋理，管壁內(nèi)表面的腐蝕產(chǎn)物呈絮狀。

2.2結(jié)果分析

管材表面脫碳會(huì)降低材料的力學(xué)性能，但不構(gòu)成本次腐蝕穿孔失效的原因。腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物符合C02腐蝕的特征，從工藝流程上來看，隨著換熱的進(jìn)行，甲醇在低溫下吸附H2S、CO2形成的富液的溫度不斷升高，溶液的氣相溶解度不斷降低，酸性氣體CO2從液相首先析出，氣相中的CO2：H2S>200時(shí)，腐蝕將以CO2腐蝕為主，CO2分壓不同會(huì)形成不同的腐蝕效果，當(dāng)分壓大于0.2MPa時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，從甲醇再生塔頂氣相組成中CO2含量在70%～75%，運(yùn)行壓力1.15MPa來看，換熱器內(nèi)CO2分壓較高，除分壓外，溫度、PH值、流速、介質(zhì)中的Cl一都會(huì)對(duì)CO2腐蝕產(chǎn)生影響53]。3結(jié)束語

措施建議：

（1）增加洗氣甲醇注入量，降低吸收比;

（2）升級(jí)為316L奧氏體不銹鋼材質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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