制氢装置变径管近焊缝裂纹失效及对策研究

摘要

随着我国石油炼制、石油化工等工业的发展，特别是近年来炼油厂清洁燃料的生产对氢气的需求越来越多，有力推动了我国制氢装置的发展和进步，促进了制氢装置地位的提升。制氢装置的长周期、安全运行已经成为炼油企业设备管理焦点。石油化工企业设备失效故障屡屡出现，一旦发生恶性故障，经济损失、社会影响巨大。大连西太平洋石油化工有限公司制氢装置在2003年出现一起变径管破裂失效停工事故，经济损失很大给安全生产带来了巨大威胁，研究分析故障发生原因和针对性地提出防护措施是企业急待解决的重大课题。本论文以企业这一重大失效故障为选题，采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(EXD)、电子探针(EPMA)、硬度测试、化学成分分析等试验手段，对变径管腐蚀失效原因进行了系统、全面的分析，找出变径管破裂原因，失效机制及影响因素，提出了制定变径管失效的预防措施，并在现场进行应用考核和评估，为设备安全运行提技术保障。 研究结果表明：变径管小头裂纹是应力腐蚀失效；变径管小头应力腐蚀失效是介质、应力、材料三方面因素综合作用的结果；变径管在压力加工过程中，由于工艺操作不规范，管内、外表层材料晶粒异常粗大是导致应力腐蚀失效的直接原因。

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1绪论

1.1制氢装置在炼油中的重要地位

1.2制氢装置工艺特点及常见失效故障

1.2.1制氢装置工艺特点

1.2.2制氢装置在服役中的常见故障

1.3制氢换热装置材料的腐蚀失效机制及对策

1.3.1高温氢腐蚀

1.3.2二氧化碳腐蚀

1.3.3含微量氯化物热水应力腐蚀

1.4本论文研究内容

2变径管失效测试与研究

2.1试验材料及试验方法

2.1.1试验材料

2.1.2试验方法

2.2变径管的化学成分检测

2.3变径管焊缝裂纹的宏观检测

2.4变径管焊缝裂纹的微观形貌分析

2.4.1抛光表面冶金质量和裂纹形态分析

2.4.2变径管小头热影响区微观组织

2.4.3变径管小头焊缝区裂纹组织检测

2.5变径管硬度检测

2.6变径管焊缝裂纹的断口和能谱分析

2.7变径管焊缝裂纹电子探针分析

2.7.1裂纹区腐蚀产物面扫描成分分析

2.7.2基体奥氏体组织的面扫描成分分析

2.8变径管失效原因综合分析与探讨

2.8.1变径管小头应力腐蚀的主要影响因素

2.8.2变径管小头形成粗大奥氏体晶粒原因探讨

3改进措施研究与制定

3.1严格控制材料制造质量

3.2改进制氢不锈钢管道焊接工艺

3.3加强工艺介质监督和控制

4结论

4.1变径管裂纹失效的原因

4.2改进措施

参考文献

致谢

附录