压力容器培训讲义之压力管道失效分析及事故案例3 (2)

1、123 破坏机理名称 描述 易受影响材料 环境条件 预期失效模式 预防和缓解 检测和监测 备注4567 某重整装置采用的是美国UOP公司连续重整的专利技术。装置包括石脑油加氢51万吨/年，重整40万吨/年，催化剂再生136.08kg/h，液氮，贮氢五个工艺过程。始建于1987年10月， 1990年6月预加氢临氢管020012管线投用。 2002年3月装置大修时对020012管线进行材质升级，由R35碳钢管材升级为Cr5Mo管材。 2005年6月装置大修时对020012管氢油混合点后段进行更换。2005年6月28日装置大修完工后气密时发现新换大小头本体上有裂纹，8 Cr5Mo珠光体耐热钢广泛地用

2、于炼油装置中，它具有优良的耐高温硫腐蚀性、耐氧化性及较高的高温强度。在常减压、焦化、催化等装置中大量应用。Cr5Mo钢中Cr、Mo含量较高，抗氢腐蚀性能优异，国内设计加氢装置管线选材时，当温度超过250一般选用Cr5Mo Cr5Mo钢可焊性差，空气淬硬倾向明显，焊后易产生高硬度马氏体和贝氏体，残余应力大容易产生冷裂纹。若用同钢种焊条，焊后必须经过回火处理，这对于现场施工带来很大困难，特别是处理生产过程中泄漏需要快速抢修时。因此，习惯的作法是选用奥氏体钢焊条焊接，早期的规范选用18-8类焊条，现在大多用25-13或25-20型焊条。 910 硬度过高会引起什么问题呢？ Cr5Mo材料硬度太高时，

3、其韧性会大大下降，容易导致脆性断裂。 高硬度的Cr5Mo材料的抗应力腐蚀能力较低，易于发生硫化氢应力腐蚀开裂。 高硬度区的存在还会影响Cr5Mo材料的抗氢蚀能力。 Cr5Mo材料的淬硬性强，因此凡在加工过程中涉及加热、冷却操作都有可能形成高硬度区。 11121390160170165174179175158162173141516171819202122使用状况 材料为碳钢，管内介质主要为废碱液，使用约半年之久就发生了多起腐蚀穿孔情况。 该管道规格尺寸为894mm。使用温度为常温， 管内介质总体呈强碱性，管内介质的主要成分有硫化物、游离碱、废碱及硫酸盐。 据有关文献介绍碳钢在0.140氢氧化水

4、溶液中的腐蚀速度为0.0025毫米年，当温度为65时，碳钢在50氢氧化钠水溶液中的腐蚀速度为0.2毫米年，如温度升高到105，氢氧化钠浓度增至70时，碳钢的腐蚀速度即增至1.55毫米年。23 取样管道的化学成分分析为了明确该管道使用的材料，以及元素成分是否符合现有的材料标准； 本次对取样管道进行了化学成分分析。 通过实测结果表明该材料的化学成分与我国材料牌号20钢相当接近，表明该钢管材料牌号为20#碳素钢。其化学成分符合20#碳素钢的化学成分要求。24 内外表面宏观检查25点腐蚀影响因素讨论 1溶液成分的影响2材料合金成分对点腐蚀的影响 3管道内介质流速的影响4材料内表面的不均匀性 26 管道

5、材料的金相组织分析 27 远离腐蚀穿孔部位的断口微观形貌28 腐蚀穿孔部位的断口微观形貌 29结论与建议 1该管道发生的腐蚀类型为局部点腐蚀。2引起产生点蚀的主要原因有三个方面的因素。第一，材料本身存在先天不足第二，管道内介质中的碱液主要是产生点蚀的因素第三，介质的流速相对缓慢3建议在改造这根废碱液管道时，在选材方面，对材料中硫、磷含量要严格控制，材料的组织要保持均匀，非金属夹杂物要控制。4建议在日常维护过程中，应对管道系统进行吹扫。保持管道内的干净，避免碱液残留物的积聚。5建议加强对废碱液管道的管道底部测厚工作，若发现有壁厚减薄情况，应进行局部更换或采用卡箍加固措施。30 苯酚丙酮装置在20

6、04年12月试运行期间发现多处管道发生泄漏，因此需要分析失效原因，保障装置安全运行。 工况参数如下： 介质：异丙苯 设计压力：1.1MPa 设计温度：49 管子规格：219*4 材质304SS 弯头ELDN200 SCH10S 材质 304SS 法兰 WNF-PN2.0-DN200 材质 304SS31 对管道的直管、弯头和焊缝分别进行了化学成分分析，分析结果如表。323334通过金相分析，可发现金相组织均为奥氏体组织。在直管内壁可看到沿晶的细小开裂。直管由于轧制原因，晶粒呈细条状。3536在在3300倍下观察直管轴向截面的金相组织，可以发现在晶粒间倍下观察直管轴向截面的金相组织，可以发现在晶粒间存在较多金属夹杂物。存在较多金属夹杂物。 37 304管道失效为氯离子作用下的点蚀导致泄漏失效1、304管道在焊接时，焊缝热影响区在敏化温度（450850）范围加热，造成晶界的耐腐蚀性下降。2、管道内壁在焊缝附近产生结垢，氯离子在此富集，使得焊缝融合线、热影响区成为氯离子作用下的点蚀形核区域。383、304钢在氯离子作用下，点蚀发展有两种方式。 第一种方式中蚀孔内为完全活化态，孔内金属均匀腐蚀使蚀孔不断长大。 第二种方式中蚀孔内为局部活化态，孔内金属产生点蚀，以次生蚀孔长大的方式来维持点蚀的发