塔底柴油蒸汽发生器管束裂纹分析及防范措施

塔底柴油蒸汽发生器管束裂纹分析塔底柴油蒸汽发生器管束裂纹分析 及防范措施及防范措施 1 e 204 简介 1 1 e 204 简介 e 204 是柴油加氢装置塔底柴油蒸汽发生器 属于 u 形管 式换热器 壳程串联蒸汽发汽包 d 501 介质为除氧水与蒸 汽 管程介质为 240 左右精制柴油 1 2 损坏经过 e 204 于 2011 年 11 月投用 2012 年 6 月发生内漏 更换 新管束运行至 2013 年 1 月 17 日 再次泄漏 2 检修情况 2 1 检修概述 2012 年检修 打开后在二 三 四管程的管板孔桥 管板 与换热管焊肉 胀接处均发现肉眼可见的裂纹 对管板进行了 着色渗透探伤 在一管程发现大量细微裂纹 达到报废标准 于是更换新管束运行 运行至 2013 年 1 月 17 日再次泄漏 打 开后情况与 2012 年情况相似 四管程有一处较大的砂眼 2 2 宏观检验 e 204 管板表面和管子内部无明显腐蚀减薄痕迹 管板与 管子的焊缝处既有径向裂纹 又有周向裂纹 将管子刨开检查 未见胀接痕迹 从宏观检验可以看出 径向裂纹是热疲劳形成的 周向裂 纹是焊接和应力共同作用的结果 2 3 金相检验 从已报废管板上取样 经打磨 抛光及浸蚀后进行金相检 验 其中管板上选取点 1 处的金相组织为 铁素体 珠光体 有 严重偏析现象 管子上选取点 2 处的金相组织为 铁素体 珠光 体 焊缝上选取 3 处的金相组织为 先共析铁素体 珠光体 针 状铁素体 是应力过大产生裂纹的原因 从检验可以看出管板金相组织不正常 有严重的偏析现象 周向裂纹是沿晶热裂纹 是由于焊接金属产生偏析和残余应力 作用形成的 径向裂纹是穿晶裂纹 是应力过大和热疲劳共同 作用形成的 2 4 硬度检验 e 204 管板的硬度值为 127 139bhld 管子的硬度为 103 139hbld 经检测管板与管子的硬度值均正常 2 5 化学分析 e 204 的管子材质是 10 管板材质为 16mnr 经光谱分 析 所测元素化学成分符合相关要求 管板材质是合格的 3 原因分析 3 1 温差应力 e 204 的壳程入温度为 80 100 设计温度为 158 两个 温度最大相差了 78 管程入口温度为 230 235 介质温差 较大 造成管板 换热管各部分热变形不一致 产生较高的温 差载荷 3 2 制造原因 换热管与管板胀焊时 处于水平放置位置 无法保证换热 管与管板间隙均匀 换热管与管板胀焊完成后 会造成局部过 度变形 产生冷加工硬化 加之过胀 造成胀接处存在较高残 余应力 加之换热器工作时的拉伸应力 为换热管的应力腐蚀 创造了必要条件 3 3 管束振动 壳程介质属汽液混相 两相流体横向流过管束 相变会激 起管束振动 管束的剧烈振动诱使力学性能较差的缺陷处发生 疲劳失效 3 4 结论 管束泄露的主要原因 3 4 1 在管板和管子制作过程中未进行胀接或者胀接不到位 3 4 2 焊接不均匀 焊缝发生了成分偏析 3 4 3 工艺操作参数波动 引起热疲劳 4 防范措施 4 1 运行工况调整 4 1 1 从工艺操作保持平稳运行 避免管束急冷急热 造成 管束出现较大的温差应力 4 2 改进加工工艺 4 2 1 焊接要求 4 2 1 1 换热器的焊接严格遵守焊接工艺及焊后热处理 4 2 1 2 所有焊接接头外观检查合格 4 2 2 胀接要求 胀贴完毕后 对于胀度不足者 应进行补胀 对于胀度超 过规定范围者 应更换换热管 后重新进行焊接和贴胀 近年来国内新建炼厂的工艺包也大都采用国外的先进设计 理念 但对于蒸汽发生器并不仅是靠提高材质等级避免泄漏 优化操作参数 严格控制换热器的制造质量和采用合理的制造 工艺也尤为重要 目前我车间正在积极准备改