催化气压机出口冷却器换热管开裂原因分析.pdf

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1、安全分析催化气压机出口冷却器换热管开裂原因分析福建炼油化工有限公司陈颖锋*摘要：催化气压机出口冷却器管束发生内漏，经打压试漏发现为管束的换热管发生穿透性裂纹，经取样做理化检验，分析裂纹产生的原因，为冷却器管束的安全使用提供依据。关键词：换热器；裂纹；应力腐蚀中图分类号：TQ051.5文献标识码：B文章编号：1001-483（72002）09-0044-03CauseAnalysisonCrackingofHeatExchangeTubeforOutletCoolerofCatalyticGasCompressorFujian

2、OilRefineryChemicalCo.，Ltd.CHENYing-fengAbstract：Aninternalleakoccurredonthetubebundleofoutletcoolerofcatalyticgascompressor.Throughpressurizedleakdetection，thethroughwallflawwerefoundontheheatexchangetubeoftubebundle.Byphys-icalandchemicalexaminationwithasample，th

3、ecauseforcrackgenerationwasanalyzed，anditprovidedaba-sisforsafeserviceofcoolertubebundle.Keywords：heatexchanger；crack；stresscorrosion（管程）/循环水（壳程）；温度为110～120℃（管程）/1概述25～30℃（壳程）。某催化装置气压机一段出口冷却器管束在生产3理化检验分析过程中发现有内漏现象，在现场使用试压胎具对该管束打压，发现在换热管的端头有穿透性的裂纹，具选取分析的试样为开裂管断口试样和管

4、子中部体位置在换热管与管板角焊缝的热影响区上，开裂未开裂管段试样。部位如图1所示，裂纹长约1/3管圆周。该换热器管束从投用至发现裂纹，累计运行约370天。2基本参数该换热器型号为：φ800×7645mm；换热面积：2；换热管型式为列管式，单管程单壳程；换热管264m规格为φ19×2mm；材质为304L；管板材质为1Cr18Ni9T（i锻件）。换热器的主要工作参数如下：操作压力为1.6MP（a管程）/0.6MP（a壳程）；介质为液化气+2%H2S图1换热管开裂部位示意图*参加该工作的还有合肥通用机械研究所的袁榕、李蓉蓉、艾志斌

5、等。·44·第19卷第9期压力容器总第118期3.1化学成分分析别依据GB22《2钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分分析主要检查换热管的实际化学成化学成分允许偏差》和GB22《3钢铁及合金化学分析分，判断制造厂家是否用错材料，取样及分析方法分方法》，分析结果见表1。表1化学成分分析结果（Wt%）分析部位CSiMnPSCrNiTi钢管试样0.030.220.680.0280.01018.310.20.017出厂质证书0.0160.330.660.0300.00518.319.60—TP304LASME—SA213≤0.03

6、5≤0.75≤2.00≤0.040≤0.03018.0～20.08.00～13.00—化学分析结果表明：换热管试样的材质符合为奥氏体，晶粒度为5级，较正常部位晶粒有明显长ASME—SA21《3锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体大，见图4、5；角焊缝组织为奥氏体+δ铁素体，见图和奥氏体合金钢管技术条件》中对TP304L不锈钢的6，图7为熔合区。开裂部位存在大量冷变形引起的化学成分要求，并与原钢管厂出厂质量证明书中提滑移线，金相检验未发现明显的晶界碳化物析出和供的化学成分基本一致，但换热管实物中的P、S含集聚现象（敏化）。量水平偏

7、高。表2断口表面腐蚀产物能谱分析（Wt%）3.2宏观断口分析能谱分析SClOFeSiMnCrNi断口的宏观形貌见图2，断口表面较为平整，有面扫描3.510.895.8359.451.302.1617.699.17腐蚀迹象。左边有多个台阶，表明断口有多处裂纹点扫描5.571.1524.9953.131.771.886.495.02源，从断口的宏观特征上判断，断口是由内壁启裂的。管程介质为液化气+2%H2S。图3未开裂管段200×图2试样断口宏观形貌3.3微观断口分析在扫描电镜中观察裂纹断口的微观形貌。对断口内侧、中部、外侧的微

8、观形貌，观察可见具有穿晶特征，断口表面有腐蚀产物存在，属于较为典型的穿晶应力腐蚀断口形貌。3.4X射线能谱分析图4开裂管段200×用X射线能谱仪对断口表面腐蚀产物进行面4裂纹成因分析扫描和点扫描分析，见表2。分析结果表明，断口表面腐蚀产物的成分中含有较高的S和一定的Cl。根据裂纹的宏观及微