（机械工程专业论文）蒸汽发生器与注汽管线失效分析及对策研究.pdf

摘要 本论文针对稠油热采技术中的主要设备湿蒸汽发牛器( 即热采锅炉) 和注汽管线在运行过程中发牛的多次爆裂失效事故进行分析。分别通过 刈不同区域水质对炉管腐蚀的影响和不j 司制质抗应力腐蚀性能的比较分 析，结合发生器管线爆管事故的原因进行深入研究。 通过不同区域水质和不同材质抗应力腐蚀性能的分析比较，以及典 型爆管事故的研究分析，得到了溶解氧的存在和高含量的氯离子足划注 汽系统腐蚀、引起爆管的主要原因的结论。对热力除氧器的技术改造进 行分析，并研制出了代替传统的亚硫酸钠和氢氧化钠化学除残氧、调整 p f 值的理想的水质复合除氧剂。 从材质上考虑，在水质符合标准的要求时，即消除了氢来源的情况 下，仍可以选择s t 4 5 8 ( 相当于国产2 0 g ) 管材，提出了对中8 9 3 m m s t 4 5 8 钢注汽管线焊接质量的改进措施，制定了合理的焊接工艺，使用 效果和质量得到显著提高。 为使发生器给水符合标准要求，对水质处理进行了深入地研究，提 出了切实可行的方法和措施，使供水含氧量出1 2 m g 1 降到了0 1 m g 1 以 下但离0 0 lm g 1 供水指标的要求尚有一定的差距。因此进行了水质 微处理的技术研究，提出了防止发生器爆管的实用性对策，研制出了代 替传统的亚硫酸钠和氢氧化钠化学除残氧、调整p h 值的理想的水质复合 除氧剂，将除氧和p h 值的调整结合起来，通过一种复合剂的加入，使含 氧和p h 值同时达标。 关键词：热采发生器注汽管线腐蚀除氧失效分析 f a i l u r e a n a l y s i sa n dr e g i o n a l z a t i o n r e s e a r c ho f t h ee r o s i o no fb o i l e ra n ds t r e a mp i p e a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h eo i lf i e l d ，h e a v yo i lr e c o v e r ym e t h o d b y h e a tb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti nt h ec o u r s eo ft h ec r u d e o i l ss t e a d i l ya n di n c r e a s i n g l yp r o d u c e a st h ec e n t r a te q u i p m e n to f t h eh e a t - r e c o v e r y , t h es a f er t t no ft h eb o i l e ra n dp i p ew h i c hc o n v e y s s t r e a n li sv e r yi m p o r t a n t ，s of i n d i n go u tt h er e a s o no fh o w t h eb o i l e r a n ds t r e a mp i p ed e s t r o y , t i m e l yf i n d i n gd e f e c ta n dp o t e n t i a la c c i d e n t ， s e e k i n g t h er e a s o n a b l e s t r a t e g y , e s c a p i n g t h e h a p p e n i n g o fp i p e c r a c k i n g ，e n s u r i n g t h ew o r ks a f e l y , i m p r o v i n gt h ee c o n o m i ca n d s o c i a lb e n e f i ta r en e c e s s a r ya n db e n e f i c i a l t h e p a p e rm a i n l ya n a l y z e s t h ee r o s i o no f b o i l e ra n dp i p et h a ta r e e r o d e db yd i f f e r e n tw a t e rt h a te x i s t si nd i f f e r e n tp l a c ea n da r em a d e f r o md i f f e r e n tm a t e r i a lb yt h em e t h o do fc o m p a r i s o n ，a c c o r d i n gt o t h er e a s o no ft h ec r a c ko fb o i l e ra n dp i p e ，13 c r m 0 4 4i ss e l e c t e da s t h em a t e r i a lo fs t r e a mp i p e ，t h et e c h n i c a lr e f o r m i n go fm a c h i n et h a t i sa p p l i e dt od e o x i d i z ea n dt h ea n a l y s i so ft h i st e c h n o l o g ya r es t a t e d i nt h i sp a p e r t h ec o m p l e xd e o x i d a n ti sd e v e l o p e dw h i c hc a na a j u s t t h ep hv a l u eo fw a t e ra n de a r lr e p l a c et h et r a d i t i o n a ld e o x i d a n ts u c h n a z s 0 3a n dn a o h k e yw o r d s ：b o i l e r , s t r e a mp i p e ，e r o s i o n ，d e o x i d i z e ，f a i l u r e a n a l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的论文足我个人在导师指导下进行的研究i ：作及墩 得的研究成果。尽我所知，除了义。p 特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包括其他人已经发表或撰写过的剐f 究成果，也不包括为状子导石油 大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与哉一起j 作的同 志对奉研究所做的任何员献均已在论文中作了明确的浇明并表示了谢 意。 签名：盟；年，月印h 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的舰定，即：学校 有权保留送交论文的复印件及电子版，允许沦文被查阅和借阅；学校j 以公布论文的全部或部分内容，t j _ 以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名 导师签名 缱 粤如次 j “； 年，f 月加r i 口j年，月2 闩 _ i 油人学f 华尔) i ：样硕 ? 学f 口论文第1 章0 l 矗 第1 章引言 1 1 论文研究的目的和意义 随着油| = 丌的发展，稠油热采在原油稳定上产过程中发挥的作用越来 越大，9 5 年以来胜利油田稠油热采的产量每年都在2 0 0 多万吨以上，占 总产量的9 左右，主要分布在滨南、现河、孤岛、孤东四个采油厂和井 f 作业公司，且热采面积还有越来越大之势，为老油田的后期开发起着 巨大作用。而作为热采的主要设备湿蒸汽发生器( 即热采注汽锅炉) 和 注汽管线的安全运行极为重要，目前胜利油田有湿蒸汽发生器8 0 多台， 外部注汽管线2 0 0 多公里，总价值5 亿多元人民币，而湿蒸汽发生器和 外部注汽管线的局部失效就有可能引发灾难性的事故，破坏国家财产， 危及人民生命安全，造成巨大的经济损失和社会影响。胜利油h 自8 4 年 丌展稠油热采以来，共发生发生器内部管线爆炸和外部注汽管线爆裂2 0 多次，造成的经济损失近亿元。孤岛3 0 1 # 发生器9 4 年1 0 月投产以来， 发生第一次爆管时，投用仅9 4 天，这一台发生器3 年的时间发生管线爆 炸事故3 次，其中一次对流段两侧护板被掀掉。9 5 年1 2 月滨南4 0 0 米 长的高压注汽管线发生爆裂，断裂成2 l 段，该管线8 6 年投产，使用期 限仅9 年。随着稠油热采规模的扩犬，使用年限的延长，潜在的隐患会 更多，损失会更大，油田领导对此非常重视，因此查明热采发生器和注 汽管线爆裂失效的原因，及时发现缺陷和事故隐患，研究出切实可行的 实用性对策，避免因管线爆裂造成重大工业事故，确保热采安全生产的 正常进行，提高经济效益和社会效益都是十分必要和有益的。 _ i 油人学f 华东川球# 硕十学位论文第l 章引f 。i 通过1 0 多年的现场检测，并参与了多起发化器及注汽管线失效事故 的处理，发现注汽管线的失效问题与水质、材质有密切关系，随着使刚 时i 刊的延长，山腐蚀引起的管线爆破事故几益增加，导致操作人员有很 大程度的恐惧心理。现场对于管线的损伤程度如何，在当前工况f ，腐 蚀原因和腐蚀速度如何，何时停止使用和更换，应采用怎样的预防措施 和实用对策，所查文献中【l i 尚未发现成熟的解决方法。针对这种现状， 所做的主要工作就是从几个方面找出防止注汽管线失效的实用性措施与 对策，用于发生器和管线的实际生产，以保证压力管道的高效、经济、 安全运行。 1 1 2 湿蒸汽发生器的主要性能参数和结构概述 1 2 i 主要性能参数 型号：s f 一5 2 8 1 7 2 一y q额定蒸发量：5 2 8 x 1 0 6 k j h 蒸汽温度：t = 3 5 4 给水温度：t o = 2 0 蒸汽千度：8 0 额定工作压力：p = 1 7 2 m p a 炉管材料s t 4 5 8 ( 相当于2 0 g )炉管规格q b 8 8 9 x1 2 5 燃料：油、天然气热效率：8 0 自动控制：自动安全报警停炉承载方式：撬座 1 2 2 基本结构 辐射段：辐射段是由钢板卷制而成的圆筒，内部衬以硅酸铝耐火乡下 维以保护辐射段外壳，减少散热损失，辐射段管束为锅炉用高温高压无 缝钢管，用1 8 0 度弯头连接成往复管束。锅炉正常运行时，辐射段的i 吸 热量约占总吸热量的6 0 ，一般炉内平均温度为9 5 0 左右，炉壳表面平 均温度小于8 0 。 对流段：对流段是光管和翅片管组成的梯形结构，在烟气入l _ 】骊, a j j 增 2 0 i 汕人学f 华东) i ：样硕十学位论文第1 章引，j 加了几排光管，作为温度缓冲管以降低烟温，为减少对流段管束的长度， 提高传热效率，采用了翅片管，这样可以缩小2 3 的体积，对流段的吸 热量约占总吸热量的4 0 。 过渡段：过渡段是在对流段和辐射段之间起连接作j _ j 的一个半圆形 烟气转向通道，内衬耐火材料，检修时，工作人员可通过此通道进入炉 膛检修。 水汽系统：主要是将原水经过除硬、脱氧等转化为发生器需要的合 格软化水，然后通过柱塞泵升压到1 8 5m p a ，经与对流段出来的热水换 热，温度提高到1 2 0 左右，使它高于烟气的露点温度，从而避免烟气 中的水蒸气在对流段翅片管上凝结、造成管子的低温腐蚀。 1 _ 3 论文的主要研究内容 针对油田注蒸汽管线爆管事故，本论文拟从以下八个方面丌展分析 与研究，并提出相应的预防措施。 1 ) 不同区域水质的分析比较及对炉管的影响； 2 ) 不同材质抗应力腐蚀性能的比较分析； 3 ) 湿蒸汽发生器爆管事故的研究分析； 4 ) 1 3 c r m 0 4 4 注汽管线的焊接； 5 ) s t 4 5 8 注汽管线的焊接； 6 ) 蒸汽发生器除氧效果的比较分析及优化选择； 7 ) 热力除氧器的技术改造及效果分析： 8 ) 发生器水质复合处理剂的技术研究； 9 ) 措施与结论。 f l 油人学( 华东) j 雕硕i 学位论文第2 章1 i 同j 父域水质分析及刘炉管的影响 第2 章不同区域水质的分析比较及对炉管的影响 发生器和热采注汽管道主要接触的介质是汽和水，凶此锅炉的水质 质量对管道的寿命影响很大，由于不同区域的发生器工况相近，水质有 差别，而腐蚀情况也不相同，为了解真实情况，找出水质对炉管腐蚀的 影响和规律性，全面分析爆管原因，剥水质进行比较分析极为重要。 根据原水的不同及使用中存在的问题，结合近年来事故的发生情况， 分别对胜利油田的滨南、现河、孤岛的发生器水质进行了比较分析，同 一发生器取三个水样，原水、水处理后的给水、循环后进入井i = _ j 前的蒸 汽冷凝水。对所取水样的检测，主要分析对材质腐蚀影响较大的技术指 标，对其检测的数据分别与石油行业标准s y 0 0 2 7 9 4 注蒸汽锅炉给水水 质标准、上海四方锅炉制造厂要求的水质标准进行) ( = _ f 比分析。 2 1 区域水质情况的检测 1 ) 、滨南水质检测 滨南使用的原水足含氧量较低的地下水，注汽管线材质大部分为 s t 4 5 8 ( 相当于2 0 g ) ，已安全运行了1 0 多年。以滨南7 0 1 # 站为例，原 水，水处理后的发生器进口给水( 简称进口水) ，循环后进入井口前的蒸 汽冷凝水( 简称出口水) ，检测数据列表如表2 - 1 。 4 4 i 汕人学( 华尔) 】：程硕士学位论文第2 章不同区域水质分析及对炉管的影响 表2 一l滨南水质情况 项hi l g l原水进口水口水 s y 0 0 2 7 - 9 4 厂家要求 息浮物 42 3 41 2 1 22 2 2 3 25 总硬度 1 5 0 60 0 7 1 40 2 9 4 0 i 00 0 5 溶解氧 12 50 1 50 1 0 5 00 5oo l c l 6 8 4 51 3 4 6 74 1 0 8 7 2 5 l p h7 17 71 0875 1 18 9 总碱度 2 524 8 4 97 4 5 8 2 0 0 0 2 0 0 0 二氧化石丰2 8 2 04 0 5 0 2 0 总铁含量0 3 30 5 61 2 2 0 ，0 50 可溶性闻体 9 0 01 0 0 02 8 0 07 0 0 0 7 0 0 0 含油量o 6o 70 5 2 1 电导率u s c l l l5 7 07 5 09 0 0 2 ) 、现河草桥水质检测 现河草桥使用的原水是含氧量较低的地下水和含氧量较高的黄河水 混合而成，注汽管线材质大部分为s t 4 5 8 ( 相当于2 0 g ) ，投入运行六年 来，发生了多次爆管事故，最短的一次爆管事故投入运行不到年。以 现河1 0 # 站为例，原水，水处理后的发生器进口给水( 简称进口水) ，循 环后进入井口前的蒸汽冷凝水( 简称出口水) ，检测数据列表如表2 2 。 3 ) 、孤岛水质检测 孤岛水质使用的原水是含氧量较高的黄河水，注汽管线材质大部分 为s t 4 5 8 ( 相当于2 0 g ) ，投入运行4 年来，发生了多次爆管事故，最短 的一次爆管事故投入运行不到1 0 0 天。以孤岛3 # 站为例，原水，水处耻 后的发生器进口给水( 简称进口水) ，循环后进入井口前的蒸汽冷凝水( 简 t i 油人学( 华尔) j ：程硕士学位论文 第2 章不j r ；_ l 区域水质分析及埘炉箭的影响 称出l j 水) ，检测数据列表如表2 - 3 。 表2 - 2现河水质情况 项1 3m g l原水进口水出口水s y 0 0 2 7 9 4厂家要求 悬浮物 5 4 3 41 8 1 22 4 2 3 25 总硬度 1 8 0 6o 1 9 1 40 3 9 8 o 1 00 0 5 溶解氧 7 2 53 1 52 2 0 5 0 0 5o0 l c l 1 0 04 52 1 0 6 76 2 0 8 7 2 5 l p h7 88 11 1 97 ，5 1 18 9 总碱度 3 0 23 7 4 96 4 58 2 0 0 0 2 0 0 0 二氧化硅 3 02 44 3 5 0 2 0 总铁含量 0 6 7l _ 2 31 7 5 0 0 50 可溶性嘲体 1 0 0 01 2 0 03 3 0 07 0 0 0 7 0 0 0 含油量 1 52 12 9 2 1 电导率u s t i n 1 2 7 07 5 5 08 5 0 0 表2 - 3孤岛水质情况 项目m g l 原水进口水出口水s y 0 0 2 7 9 4厂家要求 悬浮物 7 4 5 42 “22 4 2 3 25 总硬度 2 8 0 60 2 9 2 40 5 9 1 0 1 00 0 5 溶解氧 9 2 57 5 3 95 5 0 5 0 0 5o 0 1 c l1 2 1 4 53 3 4 6 78 9 0 8 7 2 5 1 p h7 98 61 2 57 5 1 18 9 总碱度 3 4 64 1 4 97 6 5 8 2 0 0 0 2 ( ) 0 0 二氧化硅 3 42 54 8 5 0 2 0 总铁含量 0 4 70 9 31 2 5 0 0 50 可溶性问体 1 2 0 01 4 0 03 9 0 07 0 0 0 7 0 0 0 含汕量1 12 33 8 4 9 j c m 2 2 0 g 由于氢腐蚀破坏的程度不同，在2 n ：5 试样时，有可能将性能恶化部 分的材料去掉，所以不可能从所有试验结果中都发现腐蚀部位跟未腐蚀 部位的性能差别。但仍可以看出腐蚀部位的抗拉强度、延伸率及冲击功 值远远低于未腐蚀部位的指标，可见氢腐蚀造成了材料性能的恶化。 3 2 材质对爆管的影响 ( 1 ) 由以上的试验分析可以确认，注汽管线的爆裂属于沿晶脆性断 裂，沿晶裂纹由氢腐蚀引起，氢腐蚀总是伴随着内壁的氧化腐蚀 而产生。管线内壁的氢腐蚀和氧腐蚀，可能由内壁局部区域的 微电池效应引起。 ( 2 ) 氢腐蚀指的是氢与钢中的碳发生反应生成甲烷，高压甲烷在钢 的晶界上形核、长大、互相连接成为裂纹，从而使钢材性能恶 化。氢腐蚀造成脱碳并产生断续的晶界裂纹，沿晶裂纹割裂了 金属组织的完整性，使材料发生脆性断裂。 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第3 章不同材质抗应力腐蚀性能的比较分析 ( 3 )管线内部存在较严重的非金属夹杂物，并有程度不同的魏氏组 织和带状组织存在，管线内壁某些部位存在较严重的组织缺陷， 可能是造成局部选择性腐蚀的内在原因。宝钢生产的2 0 g 炉管 在制造过程中，缺少炉外精炼一道工序。由于材质本身可能存 在的组织缺陷，加上水中溶解氧的共同作用，易产生微电池效 应，引起腐蚀，达到一定程度，管壁并未减薄多少，也会发生 沿晶断裂。 3 3 防止氢腐蚀破坏的措施 防止氢腐蚀。1 事故应从两方面考虑解决，一是消除氢来源；二是在 氢来源难于阻止时，想办法抑制氢腐蚀破坏。 3 3 1 消除氢来源 凡是发生氢腐蚀的部位必是局部腐蚀的部位，氢腐蚀伴生于局部腐 蚀。解决了局部腐蚀问题，堵住了氢来源，就可以防止氢腐蚀。上一章 已经分析了注汽管线内的介质水蒸气对管线腐蚀的影响很大，锅炉给水 一定要进行合乎规范的软化、除氧、去杂质等处理。焊接管线时，保证 不出现漏焊、冷焊、焊接裂纹等缺陷，制定严格的焊接工艺措施，保证 焊缝的质量。 3 3 2 防止氢腐蚀 碳钢最容易遭受氢腐蚀导致性能下降，且随着钢中碳含量的提高， 其氢腐蚀的敏感性增大。在钢中加入一些强碳化物形成元素，使钢中的 碳以较稳定的化合物形式存在，则钢的抗氢腐蚀能力会增强。含铬钼的 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章不同材质抗应力腐蚀性能的比较分析 低合金钢对氢的腐蚀有较强的抵抗能力，如果阻止不了氢来源，可考虑 选用抗氢腐蚀强的材料。 3 4 材质耐腐蚀- 陛能的优化选择 考虑到热采注汽系统运行的条件是高温、高压，且由于实际生产的 要求，需要经常开停，湿蒸汽运行冲击力大，工作载荷很不稳定等情况， 现场挂片试验材料选自热采锅炉及管网常用的四种材料：宝钢产2 0 g 、 1 5 c r m o 、日本s t 4 5 8 、1 6 m n ，将四种材料加工成3 0 4 0 x3 m m 的长方 形试片，进行试验比较分析。 3 4 1 试样的制作和化学成分分析 为了确保试验结果的准确性，试片材料取自生产中正在使用的炉管 和管网，将精加工后的四种材料试片打上标记，用千分尺精确测量每个 试片的尺寸，用丙酮脱脂去污，干燥2 4 小时后，用电光分析天平称重， 精确到o 1 m g 。四种试片材料的化学成分见表3 4 。 通过化学成分的分析看出。四种试片材料的成分都符合有关标准的 要求。 3 4 2 四种管材腐蚀速率的比较 分别在3 个不同工况的热采注汽站进行了为期两个月的挂片试验 “，其中1 4 # 站注汽系统中采用原来的介质条件，1 抖站在原来的介质中 增加了缓蚀剂，2 # 站在原来的介质中增加了缓蚀剂和p h 值调试剂，四种 试片都放在中1 2 7 注汽管线的同一位置，经过换算后炉管每年的腐蚀速 率( 帅a ) ，如表3 - 5 所示。 2 l 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第3 章不同材质抗应力腐蚀性能的比较分析 表3 - 4四种试片材料的化学成分( ) 材质 cm ns ispc rm o 2 0 go 2 0o 5 6o 2 60 ，0 2 80 0 0 6 1 5 c r m o0 1 30 5 2o 2 30 0 0 40 0 0 6o 9 9o 4 7 s t 4 5 8o 1 8o 5 8o 2 40 0 3 2o 0 1 0f| 1 6 m n0 1 6l - 5 90 3 0o 0 1 7o 0 1 7 表3 - 5四种炉管的腐蚀速率( r a m a ) 材质 1 5 c r m os t 4 5 8 6 m n2 0 g 1 4 # 站 0 2 7 20 3 2 50 3 6 30 5 2 4 1 # 站0 0 3 40 0 8 6o 0 8 10 2 2 2 2 # 站0 0 2 5 0 0 3 l 0 0 3 60 0 6 3 从表3 - 5 中看出，加缓蚀剂后，l # 站测得的管线腐蚀速率从小到大 依次为：1 5 c r m o 1 6 m n s t 4 5 8 2 0 g ，2 # 站和1 4 # 站的腐蚀速率从小到 大都为：1 5 c r s t 4 5 。8 1 6 m n 2 0 g 。可见在目前的介质条件下，四种 材料中，1 5 c r m o 钢的耐蚀性能最好，2 0 g 钢最菱。同样材质在不同的介 质条件下，加缓蚀剂的比不加缓蚀剂的好，同时加缓蚀剂和p h 值调试剂 的比只加缓蚀剂的好，总之，在不同的条件下，1 5 c r m o 钢的耐蚀性能最 好，2 0 6 钢最差。值得注意的是，在局部腐蚀情况下，挂片试验得到的 平均腐蚀速度只能作为参考，因为点蚀的程度远远大于平均速度。 3 4 ，3 讨论与建议 从腐蚀速度计算看出，同一介质条件下，1 5 c r m o 钢的耐蚀性能最好， 2 0 g 钢最差。这与1 5 c r m o 钢中含c 、s 量低有关( 见表3 - 4 ，四种试片的 成分分析) ，因为碳在钢中以渗碳体形式存在，渗碳体的电极电位比基体 铁素体高，当形成微电池时，铁素体成为阳极被腐蚀，c 含量低，减少 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第3 章不同材质抗应力腐蚀性能的比较分析 了阴极相，使钢的耐蚀性增加。”。s 的含量低，减少了点腐蚀形核的可 能性，因为，点腐蚀往往在金属表面的缺陷处、硫化夹杂处、位错露头 处及钝化膜的缺陷处形成“，s 的含量低，产生硫化夹杂的可能性小， 点腐蚀的几率就小。另外c r 能提高钢基体的电极电位，在氧化性介质中 极易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐蚀性增加，但c r 在非氧化性酸 中的钝化能力差，加入m o 可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力，而 1 5 c r m o 钢中合金元素的含量很少，耐蚀性不是主要作用。从表3 4 的成 分分析知，2 0 6 钢的含s 量最高，形成硫化夹杂以至于产生点腐蚀的可 能性最大，事实也是如此，1 4 号站的最大腐蚀孔正是在2 0 6 试样上发生 的。 从x 射线能谱成分分析知，三个站都存在着氧腐蚀，所以严格控制 锅水中的氧含量，是非常重要的。由于氧的去极化作用，低碳钢的腐蚀 速度随氧含量的增加呈直线加快“”。另外，p h 值对低碳钢的腐蚀速度影 响也很大，对于高压锅炉应保持在9 0 1 0 5 “”，控制水质指标是减小 腐蚀的重要措施。在水质符合标准的情况下，2 0 g 钢同样可以在高压注 汽管线上安全使用；在水质较差，不能满足水质要求的热采注汽站，可 以考虑选择耐腐蚀性能较强的1 5 c r m o 钢。 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章湿蒸汽发生器爆管事故的研究分析 第4 章湿蒸汽发生器爆管事故的研究分析 现场的事故可分为两类，一类是使用期限较长的管线，根据使用介 质的不同，引起管壁的腐蚀速率不同，随着使用时间的延长，均匀腐蚀 造成管壁减薄，当减薄量达到一定数值的时候，不能满足强度要求，引 起强度失效而爆管，这类均匀腐蚀可以通过壁厚检测就能达到提前预测 预防的目的，因其危害性相对较小，本文不作为重点研究。另一类是使 用时间较短的发生器和管线，例如使用一个月或数个月后，大部分管线 完好如初，壁厚并未明显减薄，只是在局部位置出现严重腐蚀，并导致 材质局部脆化引起爆管事故“，这种破坏具有很大的不确定性和危害性， 是本文重点的研究内容。经过对发生器多次事故进行大量地详尽地调查 了解后，以一起典型的发生器爆管事故的研究分析为例，阐述了造成发 生器爆管的主要原因，并着眼于找出发生器运行过程中的薄弱环节，提 出了解决问题的方法与建议。为进一步研究防止发生器爆管的具体措施， 不断提高发生器安全运行的可靠性，提供了参考依据。 4 1 事故概况与主要设计参数 胜利油田现河采油厂热采矿1 0 号站1 0 0 1 号湿蒸汽发生器9 4 年4 月 投入运行，当年1 2 月1 7 日晨6 时发生辐射段第5 3 根炉管爆裂，断口离 环缝约2 5 m m ，长约8 0 m m ，宽约5 m m ，沿轴向开裂，断口曲折，两端较粗 钝，氧化严重，断口附近的管子有轻微的胀粗变形。 截取断口附近一段管子，切开后发现，断口处内壁有腐蚀凹坑，沿 腐蚀凹坑有长约2 5 m m 左右的纵向裂纹，腐蚀凹坑深约2 n m l ，中l o m m ，坑 2 4 互迪查堂! 兰垄2 三型堕主兰垡堡苎塑! 兰堡薹望茎生墅堡笪里垫塑塑壅坌堑 内较光滑，呈灰黑色，其它部位内壁光滑，壁厚无明显减薄，可以看出， 裂纹是由内壁腐蚀坑产生向外撕裂。该发生器主要设计参数见表4 一l 。 表4 1 发生器主要没计参数 型号s f 一5 2 8 1 7 2 一y q额定蒸发量5 2 8 x 1 0 6 k j h 蒸汽温度t 3 5 4 给水温度t 2 0 蒸汽干度 8 0 额定工作压力p 1 7 2 m p a 炉管材料 2 0 6 炉管规格0 8 8 9 x 1 2 5 4 2 现场调查及检测分析 4 2 1 材质检验分析 4 2 1 1 化学成分 g b 5 3 1 0 8 5 规定2 0 g 钢的化学成分和经取样分析的化学成分见表4 2 。 表4 - 22 0 g 钢的化学成分 g b 5 3 1 0 8 5 规定2 0 g 钢的化学成分( ) cs im n ps 0 。1 7 0 2 40 。1 7 - 0 3 70 3 5 - 0 6 50 。0 3 5 s 0 ，0 3 5 炉管的化学成分分析结果( ) cs im np s o 1 80 1 7o 。5 40 0 1 4 0 0 1 2 4 2 1 2 夹杂物 对所取两个纵向试样观察分析，发现这些试样内部存在较多的非金 属夹杂物，尤其是内壁更严重，按y b 2 7 - 7 7 标准。塑性夹杂物定为3 5 4 级。同时这些部位的管材组织有不同程度的带状夹杂物和魏氏组织( 据 2 5 石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章湿蒸汽发生器爆管事故的研究分析 了解该发生器所用的2 0 g 炉管在制造过程中缺少炉外精炼一道工序) ，魏 氏组织是在一定条件下形成的不正常组织