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P208泵预热油浆管线泄漏原因与对策
作者:管理员    发布于:2016-06-30 13:57:53    文字:【】【】【

  P208泵预热油浆管线泄漏原因与对策王元华,王家祥,奚蔚,秦玉尧,萧前(华东理工大学石化学院,上海20054⑴出了工艺结构改进措施。

  964:B某炼油联合装置的P208泵预热油浆管线于1995年4月投入使用,其三通接头焊缝区于1999年7月正常运行时突然发生泄漏,接着又连续发生了P208A、C阀门下管线焊缝区泄漏,为此对其泄漏原因进行了分析,制定了相应对策,达到了预期效果。

  1基本情况P208泵物料介质是进口原油炼制后的减压渣油通过反应器再进入塔器分馏后的油浆,温度为360K压力1.12MPa流量129.3m3/h.由于进口原油含S量很高,达0.8,同时,油浆经反应器后还含有大量质地坚硬的催化剂,其固体含量为10~接管材质均为Cr5Mo,管子为025mmX6.0mm.3条线路均是在L、T型接头与管子连接的内插管子侧10~20mm左右区域(外观显示为距焊缝边缘2 ~3mm)处出现裂纹(或孔状)而泄漏,并且裂纹沿焊缝环状方向走向。对现场切换下的一段取样分析,试样H1、H2的焊接间隙为2~3mm,焊接连接处造成内缩颈,焊根内缩约3mm而且坑蚀深度超过5mm笔者以纵向解剖平衡管和渣油预热管各连接处为切入点,全面解剖平衡管和下段预热管的各连接接头段,并同时制定了较严谨的技术路线。

  2泄漏原因21宏观形貌泄漏都发生在接管弯头连接处,检修中为杜绝事故的发生,有关方面曾对所有部位都包扎焊接起来。从承插式接头看,焊接质量良好的外角焊缝不应是构成泄漏的直接起因,为此我们全面解剖了L、T型接头。发现主要是流体涡流、冲蚀及汽蚀等导致。从所示的L型接头解剖照片可以看出,两试样存在一个共同特点,这就是L型的一端(类似45°角平分线以上的区域)完好如新,而另一端,A试样呈流星雨状的深细沟槽,B试样呈米粒状较规则排列的环形槽坑蚀状,深度约1mm,而且随接头延长,密度和深度均逐渐减少,60mm以后几乎无明显的坑蚀痕迹。严重的环状凹蚀发生在承插式距环状间隙7~8mm处,深处距管内壁表面5mm以上,外观观察则正好位于角焊缝边缘及热影响区,因此在未解剖前很容易形成误判。凹蚀的另一特征是表面成兰灰色,而且光洁度很高,甚至部分达到镜面程度,这种坑蚀现象以A、B二试样严重。A试样石油化工设备L接头的凹蚀发生在x方向的圆周上,而B试样的凹蚀不仅出现在整个圆周环向上,而且还连续出现2个主环形凹槽,其相邻界面棱角尖锐而清晰。在此以后,米粒状凹槽间也有着清晰的棱角界面。要特别说明的是,所有L、T型038mm管接头只要通径不变,都没有凹蚀或坑蚀损伤现象。通过相关阀门的解剖还发现,阀板的损伤与以上情况相类似。所不同的是阀板正面底部边缘均有径向0. 3~1mm细纹勾槽,而背面阀板中心位置则出现光亮的大而深的凹状坑蚀现象。损伤特别严重的是平衡和预热管段上的截止阀,阀板部分已全部穿孔失效。

  L型接头解剖。2化学成分及常温力学性能化学成分,见表1.经测试,常温下原材料管的外=547MPa缝、热影响区和相邻管子均作了金相分析,见。

  从管子看,珠光体(P)有弥散且开始球化的迹象。碳化物明显聚集有的沿晶界成链状分布,组织有所劣化。从焊缝看,因采用奥302焊条,C5M组织均为奥氏体(A)+铁素体(F),且无异常。从热影响区看,几乎均为细珠光体+铁素体组织。管子内除A试件有2 5级脆性夹杂物外,其余各试件均为1级。

  表1管材化学成分元素管材母1管材母2管接头金相。4X射线荧光分析经日本理学3080E3型X射线荧光光谱仪分析显示,腐蚀表层含,见、皿。及3等元素。其光谱图见,显示了腐蚀膜中有硫化物存在。

  腐蚀光谱5泄漏原因无论是弯头或是阀板,都是由于流体遇阻改道而形成涡流形态,并由此产生了涡流冲蚀、汽蚀和磨蚀。360°C时油浆中还含有65的轻组分,经过节流后(含L、T流道阻力降及管通径改变)静压降低,引起汽蚀,其特征表现为麻点式蜂窝状。磨蚀是因为油浆中含有10~12g/L的固化物,随114.4m/s速度打击并磨损管壁,但固体质点在力的作用下,应表现为直线运动或圆周运动。后者还会因高速旋转的2.3金相组织为全面了解各接头的金相组织对各接头的焊离心力作用而偏向弯管内壁的外向侧面但所有L增刊王元华,等:208泵预热油浆管线泄漏原因与对策型接头的正冲面即内壁迎流处均完好无损,这也充分说明固化物磨损并非致导因素。涡流是高速流体因流道的突变而弓I起的一种严重的破坏力。试件A、B清晰地显示出涡流的轨迹,油浆在y向由上而下以高速度运动又突然改变为x向,在流道坐标原点位置受两向介质力共同作用,上游油浆流体在原点处转为45°方向,急速冲向管内壁而成为涡流。

  其特征表现为宽度有限的环向凹蚀,而且B试件接头的两个凹蚀槽也对应与x轴成45°流线相一致的螺旋状,这也是两凹槽间形成尖锐棱角的原因,汽蚀和冲蚀在这里仅起到推波助澜作用。固化物与粘度较高的油浆组合又类似机械表面的研磨膏剂,这种高速旋转研磨的结果使凹槽表面具有很高的光洁度。当流经一段距离后(约15)涡流随即消失,而成为亚稳定状态,并逐渐变为层流,凹蚀现象也随之消失。流星雨或米粒状坑痕损伤表面,虽也应引起重视,但又都远离焊缝区,不会引起这些接头在短时间里发生泄漏。

  引起泄漏的主要原因有涡流冲蚀、汽蚀和磨蚀这3种因素相互作用,先坑蚀管头金属本体当管头坑蚀到焊根处,遇各种可能存在的焊接缺陷(角缝通常受未焊透、夹渣及焊根的三向应力场而引起劣化)终发生硫化物应力腐蚀(SSCC)使焊缝开裂而泄漏。

  从可以发现,凹蚀严重损伤金属本体到焊根处,沿管壁与焊缝间存在有贯通性的宏观裂纹。有的三通上的裂纹与025mm管壁成45°且沿承插式接头熔合线方向。可以认为,只有当该处为奥氏体不锈钢焊缝时,才产生了SSCC裂纹而泄漏。

  3改进措施3.1增大L接头流道弯曲半径增大流道弯曲半径可以使流体转向在一段圆弧区间内而不是在一点处发生(通过解剖弯头发现,两内通道完全成90°,而并非与弯头外观圆弧过渡角相一致),这有利于从根本上阻止涡流的形成。从改善程度看,弯管弯曲半径R越大越好,但尺寸的大小应根据现场安装可行性来确定。从理论上讲,当R,mn= 75mm时,即可保证油浆流体从弯道圆弧的切线方向进入,而不会产生涡流。然而从弯制方便又易于保证弯管质量出发,R应不小于4倍管径。另一方面,大R弯管可有效增加两端直段长度,使焊缝连接处远离涡流区,其柔度还可有效降低拘束应力和热循环应力。至于铬钼钢管的弯曲则可采用中频弯管技术加热处理工艺来解决。

  3.2降低油浆流速降低流速也是减少涡流冲蚀、磨蚀的行之有效途径之一。若将现025mm管改为038mm管,则流速由1144m/s降低到50.841m/s.可缓解涡流,有效降低构件和管线各连接部位的低频振动,有利于设备的安全。

  3.3改承插式角焊缝为对接焊结构承插式弯头的角焊缝虽不是诱发因素,但无论是从应力状态上,还是从焊缝质量上,角焊缝都不如对接焊的好。何况角焊缝一般只能进行逐层着色探伤,现场施工难于保证焊接质量。当采用大R弯管替代L型弯头后,则又使对接焊及焊缝无损检测成为可能。

  4结语实施上述改进措施以后,设备运行平稳正常,不仅构件振动有了明显的减弱,而且经过一个运行周期未发现管壁减薄现象,达到了预期目的。

  (贾编)

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