焦化焦炭塔开工线腐蚀开裂分析.pdf

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1、焦化焦炭塔开工线腐蚀开裂分析邵锋李刚刘明冲(中国石油大港石化公司，天津300280)二萨i皇i皑m。开工线弯头流程3开工线弯头腐蚀分析3．1宏观检查开工线弯头的开裂形貌如图1所示，开裂部位主要位于焊缝的热影响区，裂纹长度约为16cm。宏观观察到的裂纹为多条裂纹相互连接而成，属于多源开裂。裂纹具有台阶状特征。将开裂部位进行冷切割截取，其内壁形貌如图2所示，可见弯头内壁呈现黄色和黑色，在裂纹部位主要为黄色。内壁特别是焊缝热影响区附近有明显的点蚀形貌。图1一将裂纹打开后观察断口宏观形貌，如图3所示，较多的人字形条纹汇集在弯头内壁及其附近，呈现

2、多源断裂形貌。同时，在断口上观察到很多“白点”。观察裂纹走向，其裂纹源起源于内壁，裂纹的走向从1向2、3、4方向扩展。图33．2材质分析分别对焊缝和母材的材质进行了材质分析，弯头、法兰材质分别为Cr5Mo、15CrMo，符合相关规定，材质合格，焊缝熔敷金属的化学成分符合不锈钢焊条中E309焊条的成分规定，焊缝金属材质合格。3．3微观检查弯头裂纹处进行了金相检验、断口微观观察和能谱分析。从图4、5金相检验图所示，焊缝热影响区有沿品裂纹存在，且在内壁处还有焊接点存在，该处裂纹有起源于内壁，也有萌生于内部的小裂纹。同时，起源于内表面的裂纹内部

3、有腐蚀产物堆积。图4焊缝热影响区金相组织图6焊缝热影响区金相组织从图6、7断I=l微观观察图可见裂纹起源于内表面蚀坑处，也有的起源于次表面区域。断口形貌为沿晶和穿晶的混合形貌。断I=l表面局部有腐蚀产物附着，并伴有二次裂纹，但有局部断口仍很清洁，未见明显腐蚀产物附着，断I=l呈现“乌鸦爪”316I化j彳卵2016年10月的形貌。图6裂纹源断口微观形貌图7裂纹扩展段断口微观形貌对断I：1表面的不同部位进行了表面成分分析，断口表面腐蚀影响因素主要包括氧和硫元素，且局部硫元素含量高达12．39％，说明腐蚀主要为硫化物的腐蚀。4综合分析从开裂弯

4、头的宏观形貌可观察到，裂纹主要集中于热影响区内，裂纹成台阶状，可见是由很多的裂纹相互连接而成的。金相检验和电镜观察的结果显示，裂纹有的源于内壁，裂纹是穿晶和沿晶断裂的混合模式。起源于内壁的裂纹断面有腐蚀产物富集，还可见断面的二次裂纹。同时，能谱观察到表面的腐蚀产物主要为铁的硫化物和氧化物，局部S含量已经达到12．39％，由此可判断断裂的一种形式为硫化物应力腐蚀开裂。其次，在断口宏观观察可见断口表面有很多白点形貌，微观断口观察可见“乌鸦爪”形貌，同时很多微小裂纹是起源于样品内部的，而不是起源于内壁，这种断裂机制为典型的氢致裂纹，因此，可判

5、断裂纹断裂的另外一种方式为焊接冷裂纹之一延迟裂纹(氢致开裂)。再则，焦炭塔属于间歇操作，整个生产冷热交替，开工线弯头上下位移量大，最大位移量达到170mm。因弹簧支撑故障，位移量只有30ram，造成弯头处上升过程中产生拉应力。这种交变应力长期存在，加剧了裂纹的扩展。5防护措施(1)严格执行焊接工艺，选用优质低氢的焊接材料和低氢的焊接工艺方法。(2)严格控制氢的来源，除采用低氢焊接材料或焊接方法外，还必须仔细烘干焊条和焊剂。(3)焊前预热，控制层间温度及焊后保温缓冷，如保温石棉包裹缓冷能降低冷却过度，改善组织，加速氢的扩散逸出。(4)焊后

6、进行消除应力热处理。(5)Cr5Mo、15CrMo焊接用R307珠光体耐热钢焊条，严格执行相应的焊接工艺。避免电偶腐蚀现象发生。(6)重新核算配制弹簧支撑和开工线，消除交变应力。参考文献：[1】邓托．焊接裂纹的成因与控制．南通航运职业技术学院学报2007．[2】周琦，季顺根，张建斌，等．管线钢中的硫化夹杂物与氢致开裂叨．材料工程，2002(9)：38-39，46．【3】冯秀梅，薛莹．炼油设备中的湿硫化氢腐蚀与防护．化工设备与管道，2003．(上接第315页)爆、有毒的高危产品，这些对于生产生活都是具有威胁性的，有可能会严重危害生产者的健

7、康；其次在生产过程中涉及到物理和化学等多方面复杂、精准的要求，任何一个小的失误都有可能酿成大错；另外石油行业的设备多是大型的管道设施，一旦发生危险，扑救难度很大，损失惨重；最后石油行业还具有大规模、自动化、连续性等特点，一个环节出现错误就会造成巨大损失。所以，在中石油的海外项目上，这些风险存在的同时，还有受到当地社会的制约。如埃克森美孚石油在1989年发生的石油泄露的事件上，不仅对自己国家的供油保障上出现了纰漏，还遭受了当地40iL美元的惩罚性罚款。所以中石油在海外生存的每一步都显得十分谨慎，当地对于健康、安全、环保等方面要求的越来越高

8、，中石油也就只有对自身安全管理要求越来越高，与之达到相同的高度，以避免在对当地造成污染的同时也会对企业造成巨大的损失。因此，加强海外项目的安全级别是中石油在海外项目安全管理的生存之本。3．3推进内控体系建设