加热炉软管泄漏失效分析

加热炉软管泄漏失效分析摘要大庆石化公司炼油厂催化重整装置在检修开工过程发现大批加热炉瓦斯软管泄漏，给安全生产带来极大隐患。为查清软管泄漏原因，对软管进行了宏观和微观检测分析、材质成分、夹杂物及金相组织分析，最终确认泄漏原因为腐蚀导致软管泄漏所致。腐蚀机理为在停工检修时使用蒸汽吹扫瓦斯软管，蒸汽冷凝水和瓦斯气中都含有CL离子，软管内壁沉积锈垢和杂质有利于冷凝水中的CL离子偏聚和浓缩，正是CL离子的积聚造成了304软管的点蚀，而垢下含有的H2O、H2S等杂质的产生的电化学腐蚀加速了点蚀速度。针对软管的腐蚀类型提出了有效的防腐措施。关键词加热炉软管泄漏CL离子腐蚀防腐措施HEATINGFURNACETUBELEAKAGEFAILUREANALYSISABSTRACTTHECATALYTICREFORMINGUNITINDAQINGPETROCHEMICALCOMPANYISFOUNDINOVERHAULCONSTRUCTIONPROCESSOFFURNACEGASLEAKINGHOSE,SAFETYINPRODUCTIONTOBRINGHUGEHIDDENTROUBLETOFINDOUTTHEREASONOFTHISHOSELEAKHOSESFORTHEMACROANDMICROANALYSIS,MATERIALCOMPOSITIONS,INCLUSIONSANDMETALLOGRAPHICORGANIZATIONANALYSIS,FINALLYCONFIRMTHELEAKREASONTOCAUSETHEHOSELEAKAGECAUSEDBYCORROSION,CORROSIONMECHANISMISWHENTHEBREAKDOWNMAINTENANCEUSESTEAMPURGEGASHOSE,STEAMCONDENSATEANDGASCONTAINCLIONSINTHEAIR,THEHOSEWALLRUSTDEPOSITSCALEANDIMPURITIESISGOODFORTHECLIONSINCONDENSEDWATERPARTIALPOLYANDENRICHMENT,ITISCLIONACCUMULATIONCAUSEDTHEPITTINGCORROSIONOF304HOSE,ANDCONTAINIMPURITIESSUCHASH2O,H2SUNDERTHESCALEOFELECTROCHEMICALCORROSIONSPEEDUPALITTLEBITOFCORROSIONTHETYPESOFCORROSIONFORHOSEEFFECTIVEANTICORROSIONMEASURESAREPUTFORWARDKEYWORDSHEATERFURNACE，LEAK，HOSE，CLION，CORROSION，CORROSIONPROTECTIONMEASURES1概述2014年4月，大庆石化公司炼油厂催化重整装置停工检修，5月初重新开工后的加热炉多条不锈钢软管都同时发生了泄漏。软管型号10JR50，规格DN50MM，压力05MPA，介质瓦斯气。停工检修大约半个月左右，泄漏的软管使用周期从几个月到一年多不等。为了查明软管发生泄漏的原因，对泄漏软管进行综合检测分析，以确定其失效原因。2检测分析数据和结果21拆除软管防护网宏观检查分析211检测内容选择其中一条泄漏软管，拆除软管防护网，对软管外观进行观察，分析腐蚀情况、泄漏位置。222检测结果图1软管外侧防护网上的锈垢沉积图2软管里的沉积物FIG1SCALEDEPOSITIONHOSELATERALFIG2HOSEINSEDIMENTSPROTECTIONONTHEINTERNET图3软管的泄漏点（软管外壁丝网拆除后）FIG3HOSELEAKREMOVEHOSEWALLSCREENAFTER由图1的软管外观形态可以看出，软管整个长度外壁均存在一定量的锈垢沉积物，局部较严重部位是软管泄漏处。图2是软管里倾倒出的沉积物，由于现场拆除防护网用气割腐蚀孔方式沉积物呈现烧焦形态。经过仔细检查，在软管整个长度中共发现5个腐蚀孔类的泄漏点，如图3。22软管漏点取样与宏观检查分析221检测内容在软管上的泄漏点（或疑似）部位截取5个试样，用超声波清洗掉内外壁油污和浮锈，利用体视显微镜观察分析内壁和外壁腐蚀形貌。222检测结果图4软管试样内壁点蚀孔和点蚀坑FIG4THEHOSEWALLPITTINGANDPITTINGHOLESPECIMEN从软管试样内外壁腐蚀形貌可以看出，软管外壁为泄漏后的棕色铁锈沉积物，软管内壁为的黑色瓦斯介质与铁锈沉积物。软管内外壁有腐蚀孔，腐蚀孔最大约为15MM，属于点蚀孔。软管内壁发现有未腐蚀透的点蚀坑，而软管外壁没有，说明软管主要为内壁腐蚀穿孔，如图4。23软管试样内外壁微观检测分析231检测内容软管选取2个试样，用扫描电镜分析内外壁微观形貌，用能谱仪检测内外壁表面腐蚀产物成分。232检测结果点蚀孔点蚀坑图5软管内壁点蚀孔形貌（40倍）FIG5THEHOSEWALLPITTINGHOLEMORPHOLOGY40TIMES表1软管内壁腐蚀产物成分表2软管外壁腐蚀产物成分TABLE1THECORROSIONPRODUCTSOFTHETABLE2THEHOSEWALLCOMPOSITIONOFINNERWALLOFTHEHOSECOMPONENTSCORROSIONPRODUCTS由图5可以看出，软管内壁存在点蚀孔和点蚀坑，而外壁只有内壁腐蚀穿孔的孔洞，未发现点蚀坑，设说明软管主要为内壁腐蚀穿孔。由表1和表2可以看出，软管的内壁在点蚀孔和点蚀坑附近普遍存在CL元素，软管的外壁基本未发现CL元素。24软管材质成分检测分析241检测内容试样软管壁厚只有05MM，无法钻粉检测含碳量。在软管上截取2个试样，用直读光谱仪ELEMENTWEIGHTATOMICC7061439O39075982S391299CL236163CR1374647FE26571165NI730305ELEMENTWEIGHTATOMICC523927O55497382SI060046P036025S429285CR2050839FE359137NI994360检测2个主要成分。242检测结果表3软管材质主要成分（WT）GB12202007TABLE3MAINCOMPOSITIONSHOSEMATERIALWTGB12202007SIMNCRNI1软管04713819438482软管0601261970853304不锈钢10020018020080110243结果分析由表3可以看出，根据国标GB12202007，软管材质主要成分符合304不锈钢的主要成分范围，确认软管材质为304不锈钢。25软管组织中夹杂物检测分析251检测内容在软管上截取1个试样，经过水砂纸、金相砂纸细磨、研磨和抛光，制备成微观分析试样，用扫描电镜分析微观组织中的夹杂物形貌，用能谱仪检测夹杂物成分。252检测结果图6软管微观组织中的夹杂物（3000倍）FIG6THEINCLUSIONSINTHEMICROSTRUCTUREOFTHEHOSE3000TIMES图7软管微观组织中的夹杂物（5000倍）FIG7THEINCLUSIONSINTHEMICROSTRUCTUREOFTHEHOSE5000TIMES表4软管组织中的夹杂物成分TABLE4THEHOSEINCLUSIONCOMPOSITIONINORGANIZATIONSELEMENTWEIGHTATOMICO19034313AL352474SI088113TI140106CR23841663MN1135749FE35892330NI407251253结果分析图6和图7可以看出，软管微观组织中或多或少含有一定数量和大小的非金属夹杂物，夹杂物呈现颗粒状。表4成分检测结果表明，夹杂物主要为氧化物。按照国家标准GB/T105612005（钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检测法），图6和图7中夹杂物属于B类，评级为05级。26软管金相组织检测分析261检测内容将抛光好的试样用王水溶液浸蚀，制备成金相试样，用金相显微镜对试样进行金相组织分析。262检测结果图8软管金相组织（200倍）FIG4METALLOGRAPHICHOSE200TIMES263结果分析图8为软管金相组织，可以看出软管金相组织为奥氏体，未发现晶间腐蚀痕迹。按照国家标准GB63942002（金属平均晶粒度测定图谱），晶粒度评级为6级，组织比较粗大。3软管泄漏失效分析31软管腐蚀类型通过以上对软管进行了宏观和微观检测分析、材质成分、夹杂物及金相组织分析，可以得到以下结论（1）软管材质检测结果表明是304不锈钢，304属于奥氏体不锈钢，耐卤族元素（尤其是CL离子）点蚀能力差；（2）软管泄漏是由于内壁腐蚀穿孔造成的，内壁腐蚀类型为点蚀，未发现应力腐蚀和晶间腐蚀痕迹；（3）由软管的内壁在点蚀孔和点蚀坑附近普遍存在CL元素介质可知，软管点蚀主要由氯离子导致，软管组织中的细小夹杂物以及内壁钝化层破损处，在垢下CL离子高浓度部位极易产生点蚀。32腐蚀介质来源分析（1）瓦斯气含有大量H2S和CO21000MG/KG），但单独作用不会造成304不锈钢点蚀，否则整个长度软管都会发生点蚀，并且平时使用过程中就会腐蚀泄漏；（2）造成软管点蚀的是304不锈钢最敏感介质因素CL离子，一部分来源于停工检修时的吹扫蒸汽冷凝水，一部分来源于瓦斯气在软管内壁沉积锈垢沉积的CL离子，水沉积到软管下垂弯曲部位；（3）软管内壁沉积锈垢有利于冷凝水中的CL离子偏聚和浓缩，再加上垢下电化学腐蚀促进作用及H2O、H2S的作