加氢换热器Ω环泄漏原因与对策

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1、加氢换热器Q环泄漏原因与对策ThecauseandpreventingmethodsofQringleakageinhydrocrackingheatexchanger宋秉棠顾雪东邹建东摘要：对采用Q环密封结构加氢换热器中的Q环泄漏原因进行了分析,并从结构、材质及热处理等方面提出了预防措施.关键词：加氢换热器；Q密封环;连多硫酸;应力腐蚀分类号：TQ051.5文献标识码：B文章编号：1000-7466（2003）01-0057-02作者简介：宋秉棠（1968-）,男（汉族），甘肃人，高级工程师，主要从事冷换设备的研究开发与设计作者单位：宋秉棠（兰州石油机械研究

2、所，甘肃兰州,730050）顾雪东（上海炼汕厂，上海,200000）邹建东（兰州石油机械研究所,11•肃兰州,730050）石油加氢是石油产品精制、改质和重油加工的重耍手段。加氢换热器作为主要节能设备，是加氢装置必不可少的关键设备之一。采用Q环密封结构的新型加氢换热器自1998年首次使用以来，已在国内多套加氢装置中推广应用。采用Q环密封结构降低了设备主螺栓的预紧和操作载荷，减小了设备法兰与主螺栓的尺寸和质量。与普遍采用的钢垫圈及螺纹锁紧环密封结构相比，Q环结构密封可靠，拆卸检修方便，同时还具有制造简单，造价低，设备直径、压力和温度适用范围广的优势。上海炼油厂1

3、00万t/a汽柴油加氢精制装置中7台临氢高压换热器均采用Q环密封结构，其中E601A的规格为LU1200X6-600-8.2/9.35・2/300・19。2000年第1次拆卸时，换热器碱洗后用砂轮片磨开管箱与管板连接的Q环，全而检查后组焊Q环，组焊Z前对Q环与管板、管箱法兰以及Q环组焊坡口进行着色探伤，组焊后对连接焊缝进行着色探伤，均合格。装置开工升温后，Q环底部焊缝热影响区岀现泄漏，为穿透性缺陷。在泄漏处用铁胶泥与特制压块堵住，并用蒸汽保护后装置继续运行，换热器连续运行了2a多，裂纹没有扩展。2002年笫2次拆卸，换热器碱洗后将原管箱与管板连接的Q环更换，Q

4、环材质OCrlSNilOTi,组装前斤做着色检查，开工升温后，Q环下部焊缝热影响区出现1条3-4mm的穿透裂纹。经过抢修后再次开工，在原缺陷旁又有泄漏点。文屮将对泄漏原因进行分析，并捉出预防措施。1Q环开裂原因在加氮换热器屮，可能出现的奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂不外乎氯化物应力腐蚀开裂和硫化物应力腐蚀开裂。氯化物应力腐蚀开裂最易;II现在低温冷凝部位的换热器管束；且在操作中或停工时出现。而2次泄漏均出现在开工升温后，故不是氯化物应力腐蚀开裂，系硫化物应力腐蚀开裂。硫化物应力腐蚀开裂有CS2应力腐蚀开裂和连多硫酸应力腐蚀开裂。加氢催化剂在使用之前须用CS2预硫化，

5、开工初期如果存在残余CS2,将对奥氏体不锈钢产生硫化物应力腐蚀，尤其会在介质流经的换热器管束中产生，不会仅在Q环底部。连多硫酸应力腐蚀开裂指在加氢装置的长期运行屮，高温H2+H2S介质与钢生成FeS,在停工检修打开设备时与空气中的02和水接触反应生成连多硫酸，从而造成腐蚀开裂。开工前经过N2循环和H2置换后，换热器屮的02和水应该已被清理T净,但Q环内的02和水却不能被清理干净。N2循环和H2置换时操作压力较低，Q环中间缝隙不能张开，而Q环内腔中仅有2条0.5mmX5mm平衡槽与内部相通，即使Q环屮间缝隙完全张开，其内腔也是死区，腔内02和腔底部水分无法完全带

6、走。这样开工时反应器内残留的FeS与Q环腔内残存的02和水接触反应生成连多硫酸，造成Q环应力腐蚀开裂。该装置首次开T时并没有出现Q环的应力腐蚀开裂是因为首次开工时不存在FeSo应力腐蚀开裂仅出现在反应器出口流程第一台E601A管箱侧Q环上，壳程侧Q环以及该流程后的换热器Q环没有出现，是由于反应器内的FeS不能到达E601A管箱侧Q环以外的Q环内。对2000年拆卸后出现的泄漏处用蒸汽保护,装置运行了2a多没有出现新的泄漏点，则是由于开工升温后Q环内没有新的02和液态水出现，生成连多硫酸的条件不存在了。由于水总是集中在Q环的底部，所以2次泄漏均出现在Q环底部。2预

7、防措施(1)开停工装置停工后不打开，与反应器、加氢加热炉等不锈钢设备--起进行氮气保护。打开前立即碱洗所有奥氏休不锈钢设备，防止产生连多硫酸应力腐蚀开裂。另外，对Q环进行拆卸检查，组装完成后应再次进行碱洗。(1)结构改进改进换热器结构，减小由于管箱重力和管线推力施加在Q环上的应力。(2)更换材质奥氏体不锈钢18Cr・8Ni(304)长期在高温H2+H2S环境下，停工时会形成连多硫酸应力腐蚀。18C「8Ni・Ti(321)短期使用一般不会产生连多硫酸应力腐蚀，而长时间使用以18Cr-8Ni-Nb(347L)为宜，所以E601A管箱侧Q环材质宜选用18Cr-8Ni

8、-Nb(347L)o(3)热处理奥氏体