乙二醇反应器腐蚀开裂原因分析及防护对策.pdf

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1、石油和化工设备-84-腐蚀防护2017年第20卷腐蚀防护乙二醇反应器腐蚀开裂原因分析及防护对策曾凡梁（中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北武汉430082）[摘要]在某化工装置乙二醇反应器运行期间焊缝出现裂纹，导致介质泄漏。裂纹位于焊接热影响区，裂纹起始于设备内表面，向外表面延伸扩展。对焊接热影响区裂纹部位取样进行化学成分分析、金相检验、硬度检测，结果表明，乙二醇反应器为晶间腐蚀开裂，主要原因是设备材质抗晶间腐蚀能力不足、焊接工艺不当、工艺介质含有微量甲酸、乙酸等有机酸。本文提出了改进措施：材质升级、实施合理焊接工艺减少敏化温度持续时间、控制介质中杂质及pH值。[关键词]乙二醇反

2、应器；304不锈钢；晶间腐蚀开裂；对策某乙二醇装置工艺原料为乙烯、氧气、致稳表1乙二醇反应器技术参数气（氮气或甲烷）、抑制剂（一氯乙烷或二氯乙设计压操作压设计温操作温烷）的混合气体，混合气体经过固定床反应器管壁厚/mm材质力/MPa力/MPa度/℃度/℃束，乙烯和氧气在其内部银催化剂的催化作用下3.331.8424119014.2304SS反应生成环氧乙烷，经水吸收、汽提、再吸收、二氧化碳脱除后进入乙二醇反应器，水和反应生表2乙二醇反应器入出口组分单位：%wt成10%wt乙二醇水溶液。在乙烯和氧气反应生成环环氧乙烷水乙二醇氧乙烷的同时，副反应生成甲醛、乙醛，醛继续入口组分8.8

3、690.850.29反应生成甲酸、乙酸等有机酸，副产物随环氧乙乙二醇醇水烷水溶液进入乙二醇反应器。出口组分11.551.087.41该乙二醇装置2013年7月建成投产，生产运行期间乙二醇反应器出现多处环焊缝热影响区裂纹4567贯穿泄漏，严重影响装置安全平稳运行。本文对乙二醇反应器焊缝泄漏原因进行分析，制定防范措施并提出防护对策，以确保装置平稳运行。3211基本情况乙二醇反应器为150m长管式反应器，技术参数见表1。乙二醇反应器入出口组分见表2。乙二醇反应器由钢管制造厂提供的有缝钢管现场手工焊接而成，每根钢管长6m，每根钢管出厂前自带2条环焊缝、3条纵焊缝。2014年9月，乙二醇

4、反应器钢管自带环焊缝接热影响区出现第一处贯穿裂纹，截止2016年4月，先后共出现7处环焊缝热影图1设备外形图及漏点分布示意图响区贯穿裂纹（均是钢管自带环焊缝热影响区裂纹），漏点位置分布见图1。装置检修期间对乙2检验与检测二醇反应器环焊缝内表面PT检验，钢管自带环焊2.1外观检查缝和现场手工焊环焊缝的两侧热影响区均发现裂纹，纵焊缝PT检验未发现裂纹，通过金相检验，作者简介：曾凡梁（1983—），男，辽宁辽阳人，大学本科，中发现纵焊缝有轻微腐蚀。韩（武汉）石油化工有限公司设备工程师。第4期曾凡梁乙二醇反应器腐蚀开裂原因分析及防护对策-85-2.1.1钢管自带环焊缝外观检查钢管自带环

5、焊缝内外表面外观成形较好，目测未发现错边、表面气孔、未满焊、焊瘤等焊接缺陷，焊缝及钢管内表面未发现腐蚀迹象。钢管自带环焊缝内表面PT检验均发现裂纹，裂纹连续平行分布在环焊缝两侧热影响区3-5mm处，每侧裂纹长度基本与环焊缝长度相当，PT检验结果见图2。2.1.2现场焊接环焊缝外观检查现场焊接环焊缝内表面外观目测未发现焊接表面缺陷，焊缝及钢管内表面未发现腐蚀迹象。现场焊接环焊缝内表面PT检验均发现裂纹，裂纹图2钢管自带环焊缝PT检验图连续分布在环焊缝两侧热影响区3-5mm处，裂纹外观有两类：一类为垂直环焊缝的裂纹，见图3，另一类为树枝状裂纹，见图4。图3现场手工焊接环焊缝PT检验

6、照片图4现场手工焊接环焊缝PT检验照片2.2化学成分分析对试样母材化学成分分析，检验结果满足标准要求，检验结果见表2。表2试验母材成分分析表单位：%wt元素CMnPSSiNiCrASTMA312-TP3040.0820.040.030.758-1318-20钢管本体组分0.071.080.040.010.628.1418.842.3金相分析裂纹粗大，设备外表面裂纹细小，判定裂纹起始2.3.1环焊缝裂纹金相观察于设备焊接热影响区内表面，主裂纹在焊接热影响区沿壁厚方向向设备外表面扩展，直至裂纹贯切取环焊缝贯穿裂纹处试样进行金相分析，穿设备本体，裂纹有分叉，裂纹未扩展至焊缝本金相观察

7、面为横截面。通过低倍观察，环焊缝两体，裂纹只局限于较窄的焊接热影响区。侧热影响区均有可见裂纹，左侧裂纹已贯穿母材。在左侧裂纹选取两处金相检验部位，1号部位1号部位金相相片（图6）显示，晶粒周围有靠近内壁，2号部位靠近外壁，试样横截面及金相深沟槽，并有晶粒脱落现象，裂纹为沿晶开裂，检验部位见图5。由图5可知，设备环焊缝内表面设备内表面腐蚀严重。2号部位金相相片（图7）石油和化工设备-86-腐蚀防护2017年第20卷显示，有晶粒脱落现象，裂纹为沿晶开裂。通过金相检验部位，检验部位见图8。通过观察