合成气／锅炉给水预热器管口裂纹原因与修复

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1、28川化20o9年第3期合成气／锅炉给水预热器管口裂纹原因与修复生产部侯军摘要合成气／锅炉给水预热器投用1O个月后，众多列管管口部位出现裂纹。经过分析，认为设备出问题的原因：主要是制造焊接时受高温影响时间长，焊后金属组织晶粒大，应力大，且管口硬度高。通过采取减小管板上管口倒角R值，重新制定焊接工艺并严格实施，焊后采取换热管板整体热处理工艺，解决了换热管与管板焊接后管口硬度高、应力大、易产生裂纹的问题。修复后的使用效果证明，对问题症结的分析正确，修复方案有效。关键词管口裂纹；管板；金相分析；焊后硬度高；修复；

2、整体热处理0引言属材料产生氢脆，为避免给高压蒸汽系统造成重川化股份公司化肥厂二合车间合成氨装置采大安全隐患，在123一c锅炉给水出口管道高点用的是凯洛格流程工艺，原设计气／锅炉给水预热位置设置了气体排放点，以减小蒸汽系统的氢气器为l台(位号123一C)，后来装置在技改时，在含量。但在5个月后大修开人孔对壳程注入高压l23一C前增加了1台(位号l23一C，由川化股水检查，还是查出了96处漏点；排水后采用着色份有限公司设计院设计，永鑫建设工程公司制无损检测方法检查，又查出10o余处未穿透裂纹；造)和l23一C串

3、联使用。其工艺流程如下：从合与此同时，下管板的管端也发现了几十处裂纹。成塔出口来的氨气、氢气、氮气的}昆合气(307—由于该设备制造费用昂贵，重新制作周期较长，经320℃)经过l23一c(管程)，降温至27O～3oo℃讨论公司决定依靠自己的技术力量修复处理。(温度根据系统负荷情况而不同)，再经l23一C1设备概况降温；高压锅炉给水在l23一c壳程加热，再经过1．1设备主要技术参数l23一C壳程，送汽包分离蒸汽。容器类别三类；l23一C和123一C都为固定管板式换热器，投用日期2oo5年3月；123一C投用l

4、0个月后在大修中开人孔进行着安装方式立式；色检查时，发现l267根换热管中约有70％的换容器内径l050mm；热管上端管口出现了深浅不一的裂纹，最深的达高度1O062mm；12mm，其沿管内壁延伸。由于大修时间较短，仅简体厚度66mm；对其管口进行了打磨、补焊处理投用，不久后发现球形上、下封头厚度68nlIl1；系统高压锅炉给水指标中pH偏高，且随着时间上、下管箱厚度108Hun；的推移还在不断增加，分段对给水管线取水进行换热面积386m。分析，认定是l23一c泄漏所致。该处泄漏介质(预热器l23一C结构示

5、意见图1，管口情况为氨气、氢气、氮气，氢气在高温条件下容易使金见表1)2oo9年第3期川化29表l管口表1．2设备设计参数(见表2)表2设备设计参数参数壳程管程设计压力／MPa12．525．73工作压力／MPa1O．421．5设计温度／℃327385工作温度(进／出)／℃274／31237o，O1壁温／℃2933o3腐蚀裕量／mm33焊接接头系数11程数l1介质锅炉给水合成气(H2、N2、NH3)全容积／m4．422．82图l123一c结构示意1．3设备主体材质(见表3)表3123一CA主体材质2裂纹产生的

6、原因分析属去除，抽取3根换热管作为试验件，为了保证试验件具有代表性，分别在管板的3处抽取，试验件在对设备修复之前必须确定管口产生裂纹的是管板上排列位置分别为14—25、22—26、27—原因。经过公司工艺、设备管理人员及制造单位21的3根换热管的两端管段，长度约为l／3m，共开会讨论，首先疑为工艺超温产生的氢腐蚀。合6件。为了叙述方便，特将上述3根管件分别对成塔内的催化剂是在7、8a前更换的，现在活性很差，操作温度要求350℃，现只能勉强维持300应以“A、B、c”代号表示，A即14—25，B即22—26，

7、C即27—21。为了排除换热管是否有质量问℃左右，已准备更换催化剂以保证生产高负荷运行，所以在工艺方面出现超温的说法是不存在的，题，从制造时剩余的换热管进行检查。这样排除了超温导致氢腐蚀的可能性。开停车突2．1裂纹宏观特征然的升温、降温或升压、降压的热胀冷缩是否会导在1O一20倍放大镜下，对换热管的上(人致管口开裂?从开停车工艺管理和工艺报表上分口)和下(出口)端的端面进行观察，A下、B下、C下析，没有发现突然急速升温、降温的操作记录。因端面与管子的内外交接处未见到裂纹痕迹，而在此只能从设备的制造方面查找原

8、因。A下、B下、C下的端口处均发现有明显的裂纹。由于换热管经过返修、补焊后以及使用工况2．2金相试验分析较为复杂，要找出引起裂纹产生的因素难度较大，2．2．1取样与制样为此，先对裂纹性质进行了金相试验分析和鉴定。在每段换热管的管口端面处切取2个相邻试首先在上、下管板处将管子与管板之间的焊缝金样，试样长度为15—2On瑚，共12个试样，镶嵌30川化2oo9年第3期后沿管口端面及第一切断面磨去约lmm后进行在该裂纹附