大型钛钢复合板塔器泄漏原因分析及现场返修措施.pdf

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1、第53卷第5期l匕工设备与管道v01．53No·52016年10月PRoCESSEQUIPMENT&PIPINGOct·2016·单元设备·大型钛钢复合板塔器泄漏原因分析及现场返修措施张秀锋(中国石油化工集团公司，北京100728)摘要：从原材料、焊接工艺和设备制造管控等方面对大型钛钢复合板塔器泄漏原因进行分析，认为塔器内部支撑圈存在焊接应力集中，产生裂纹缺陷是造成泄漏的主要原因。采取在塔盘支撑圈拼接位置搭桥过渡，并在支撑圈与塔器内壁焊缝根部开设减应力槽等有针对性的返修措施，有效控制裂纹产生。制定现场安全施工方案，作业人员严守纪律，处置得当，装置开车投

2、产后设备运行正常。关键词：钛钢复合板；应力集中；裂纹：搭桥过渡；减应力槽中图分类号：TQ0577；TH123文献标识码：A文章编号：1009-3281(2016)05-0015一005某石化企业新建乙二醇装置用大型钛钢复合板塔器，开车运行一周后，发现有酸性气体漏出，设备发生泄漏，装置停车。经全面检测发现塔器内部存在较多裂纹缺陷，主要集中在以下几个部位：(1)塔盘支撑结构件与筒体纵环缝交叉部位；(2)塔盘支撑圈拼缝开裂；(3)现场合拢缝盖板出现裂纹；(4)支撑圈与塔体焊接的角焊缝或热影响区表层裂纹缺陷。该装置属中石化首套乙二醇示范项目，工艺技术尚处于攻关

3、阶段，所用塔器规格较大，设备较重⋯(直径西3．2m，总高度约51m，主体材料为0345R+TA2，设备净重89．4t，充水重447．8t)，制造技术要求较为苛刻(受压钛焊缝气密、氨检漏、氦检漏【2】、分段水压、分段热气循环及现场合拢焊缝气密、氨检漏和整体水压试验)。1原因分析1．1原材料复验对原材料(Q345R+TA2复合板、眦钛盖板、T地支撑圈、sTf～R2焊丝)进行复验(见表1~4)，结果显示原材料化学成分、力学性能和晶粒度等均符合相应标准要求，因此，原材料质量不是产生开裂原因。1．2焊接电流控制为验证设备制造过程中支撑圈焊接电流是否合适，分别采用

4、150，160，170，180A四种焊接电流进行试验，并进行力学性能、晶粒度测试。结果显示：在四种焊接电流下，焊缝的拉伸、侧弯、硬度指标符合标准要求；焊接接头各区域的组织均为纯钛焊缝常见的组织，未发现异常相。因此，焊接电流较大不是产生缺陷的主要原因。(1)拉伸试验：四种电流下拉伸试验结果如表5所示，标准值规定母材的抗拉强度为≥400MPa，结果显示均合格。(2)侧弯试验：弯芯直径50mm，弯曲角为105。，弯曲后试样外表面无裂纹，合格。(3)硬度试验：硬度试验的主要目的在于考察焊接过程是否导致了焊接接头的脆化、硬化。硬化现象的出现会严重影响焊接接头的塑

5、性韧性。其中，热影响区是出现硬化的最危险区域，也是需要重点考察的对象。表6为硬度试验结果。通过对母材、热影响区、焊缝的硬度值比较，可以得知焊缝、热影响没有出现硬化现象。(4)晶粒度：焊接电流150，160，170，180A时，母材区域为a等轴晶组织，晶粒较细。热影响区受到焊接热输入的影响，晶粒较母材粗大，其组织收稿日期：2016．08．10作者简介：张秀锋(197l一)，男，河北省玉田县人，工程硕士，高级工程师。主要从事炼油化工设备采购管理，参与焊接冶金与焊接材料、焊接新工艺等领域的研究工作。’16+化工设备与管道第53卷第5期========—===

6、=======================================一表1TA2板材化学成分1’ablelChemicalcompositionofTA2plate——～一一～————一一一—————————～———————～元素cFeH———————————————————————————————————————————～—————————————————————————————一标准值≤O．08≤0．30≤O．015第24牟层支撑圈处盖板(3mm)实测值O．017o．035O．0015合拢缝处盖板(3I砌)实测值0．011O．030o．0

7、0l4任取的盖板(3mm)实测值0．010O．0260．ool8支撑圈(1Onun)实测值0．01lO．05lo．001O材料ERl’A2(标准值)材料T’A2复层标准值TA2复层实测值Fe≤O．30O．019表2钛焊丝化学成分T拍le2ChemicalcompositionoftitaniumweIdingwireTi余量Fe≤0．12O．035C≤O．030．01表3复合板钛复层化学成分Table3Titaniumc】adchemicalcompositionofcladplateH≤O．0150．0011O≤O．250．054表4TA2板材力学性

8、能主要是抗拉强度Table4Tensjles廿engtl】⋯MainMechanicalpro