Dj 蜡油加氢精制装置E-103出口管弯头失效分析

工程实例之二蜡油加氢精制装置E－103出口管弯头失效分析

一、概述二、弯头断口形貌分析三、弯头有限元分析四、弯头材质综合分析五、弯头失效原因分析六、结论一、概述二、弯头断口形貌分析

1.弯头宏观断口形貌

弯头破坏的宏观形貌

弯头局部撕裂形貌

弯头内表面的宏观纵向裂纹

2.弯头微观断口形貌

弯头新、旧断口界面附近微观形貌

弯头旧断口表面脆断微观形貌（500X）弯头新断口表面韧性断裂微观形貌（1500X）

3.能谱分析

4.弯头壁厚测量

弯头壁厚变化示意图

表1弯头壁厚测量数据表截面序号截面位置弯头壁厚(mm)柱面当量弯曲半径(mm)弯头内径(mm)内侧外侧内柱面外柱面当量标准1005.006.00134.50134.2578.0075.00222.506.104.10136.00134.2578.8075.0034507.362.00137.60134.2579.6475.00467.507.661.20138.23134.2580.1475.0059007.402.20137.60134.2579.4075.00三、弯头有限元分析

1.弯头有限元模型简化

弯头有限元分析的简化模型

2.边界条件3.有限元网格划分

有限元网格图

4.结果分析

VonMises（第四强度理论）应力分布云图弯头的总变形云图

四、弯头材质综合分析

1.材料化学成分分析

表3弯头材质分析结果表(w%)类别常规元素含量CSiMnSPGB8163-87规定0.17～0.240.17～0.370.35～0.65≤0.035≤0.035分析结果0.150.240.510.0150.0093.弯头材料微观组织分析

铁素体+发散的珠光体组织(500X)

弯头内壁处的“带状组织”(100X)

横截面宏观裂纹形貌(左200X，右500X)

五、弯头失效原因分析

1.弯头的腐蚀环境分析

介质种类介质组成介质组分分压(kg/cm2)介质混合温度(℃)摩尔流率(kmol/h)质量流率（kg/h）质量分数w%H21815.733631.4619.6055.3660～80H2S59.982039.3211.011.83NH310.25174.250.940.31H2O224.514041.1821.81——C1345.845533.4429.8610.54C212.58377.402.040.38C316.67733.483.960.51C426.101357.207.320.80C58.92642.243.470.27合计2250.5819234.001.0070.00湿硫化氢环境的定义：在同时存在水和硫化氢的环境中，当硫化氢的分压大于或等于0.0035kgf/cm2时，或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中，当液相的硫化氢含量大于或等于10ppm时，则称为湿硫化氢环境。硫化氢会发生如下的离解反应：H2S→H++HS-

→2H++S2-湿硫化氢环境腐蚀的电极反应方程式如下：阳极反应：Fe→Fe2++2e阴极反应：2H++2e→2H→H2

2.弯头流场及压力场定性分析900弯头压力和流速分布示意图

3.弯头减薄原因分析4.弯头爆破失效原因分析

⑴湿硫化氢应力腐蚀开裂⑵弯头内壁带状组织的影响六、结论1.弯头的失效爆破主要是由于发生了湿硫化氢应力腐