加氢裂化装置排凝管焊接区应力腐蚀开裂的试验研究

加氢裂化装置排凝管焊接区应力腐蚀开裂的试验研究

0对制氢管道前需层压的认识1.1.1.精细气泡发生器p1102至高压换热器p1101的管道旁凝管提升管和管道之间的焊接口破裂和泄漏。停车后对整个装置(反应区、高换区、高分区、高压空冷区、加热炉区)相关管线与连接件之间55处焊口进行表面渗透检查,共发现5处焊口存在裂纹,包括:反应器R1101A出口排凝管、R1101B出口排凝管、R1102出口差压管和第一床层冷氢差压管、高压换热器E1101入口放空管等与管线之间焊口。检验表明,前2处焊口存在穿透性裂纹,后3处焊口存在外表面裂纹。对R1102至E1101入口管线排凝管加强管嘴与管线之间焊口(试件01,见图1)和R1101A出口排凝管与加强管嘴之间焊口(试件02,见图2)进行解剖、检验分析,以弄清开裂性质与成因,并提出处置措施。与裂纹分析相关的两处管线、排凝管、加强管嘴均由0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢制成。运行时,开裂区工作压力11.5MPa、温度380℃,管内介质为反应流出物:轻石油10%、重石油15%、柴油15%、尾油55%、氢气、H11.1宏观和局部缺陷对01试件,外表面探伤及解剖检验显示,裂纹主要集中于排凝管加强管嘴与管线之间的环形角焊缝区(对02试件,裂纹集中于排凝管加强管嘴与排凝管之间的环形角焊缝区(对01和02试件,裂纹区未见宏观变形及壁厚明显腐蚀减薄现象。将裂纹试样(见图1(b),图3)打开,多条裂纹已连接贯通,裂纹面(断口)覆盖有较厚、较深黑色覆盖物及腐蚀产物,细观断口表面颜色深浅略有变化,可见,裂纹形成与扩展似有一段时间,见图4。1.2焊缝双组分纤维段试件01和02焊缝金属、热影响区、母材显微组织均属正常,焊缝金属组织为奥氏体+δ铁素体,母材组织为奥氏体。在R1101A出口排凝管(试件02)R1102至E1101入口管线排凝管(试件01)可以看出,裂纹多源,多分枝;焊缝金属、熔合区及母材区裂纹路径均为穿晶型;靠近熔合线的热影响区晶间存在碳化物析出,特别是晶界上存在链状碳化物析出,说明材料较长时间处于奥氏体不锈钢400～850℃敏化温度区间。1.3蚀产物或附着于断裂面从试件01和02取裂纹样,并沿裂纹面打开以观察其断口形貌,部分电子扫描形貌见图7,8。可以看出,裂纹面上覆盖有较厚腐蚀产物或附着物,断裂面细节已无法看到。对试件01和02裂纹面上覆盖物及腐蚀产物进行能谱分析,将对材料腐蚀损伤影响较大的Cl由表1,2可看出,试件01断口表面覆盖物中,Cl为比较,对试件01和02内壁排凝管与加强管嘴之间间隙处(见图1(d),图2)附着物或腐蚀产物进行能谱分析,结果见表1,表明:01试件附着物或腐蚀产物中S含量为6.70%～8.04%,Cl22.1工件介质中cl的关注根据裂纹形态(裂纹多源、多分枝)、特征(裂纹缝隙中充满腐蚀产物)、位置(主要分布在焊缝区及其附近)、材料(0Cr18Ni9Ti)、介质(含Cl检测显示,对情况相似的焊接区,在运行温度(380℃)下,仅含有较多S(H检查的所有管口中,仅有3处装置在水平管线、自身垂直向下的冷凝管(见图11)出现严重开裂(需补焊修复),该处介质滞流、并发生有害元素累积(见表1,2)。显然,介质中含Cl值得关注的是,对试件02,与管内介质直接接触的环形角缝(还注意到,当起始于外表面的裂纹未穿透壁厚前,扩展较慢,范围也较有限,砂轮打磨很容易消除;一旦裂纹穿透壁厚,内外介质互相混合,Cl2.2管前焊接接头(1)严控管道内(系统内)介质中Cl(2)从结构上避免出现滞流区和内腔间隙。排凝管与加强管嘴之间不应形成间隙(见图1(b)～(d),图2(a)),焊接接头应移到管嘴端部,其结构改为图12所示形式,以防有害元素在间隙集聚。(3)严防管道外(系统外)形成能诱发产生应力腐蚀开裂的条件,如采用不含氯化物的保温材料,不让含Cl(4)对查出的、尚未穿透壁厚的外壁浅表裂纹,只需打磨清除,裂纹超过一定深度,打磨清除后补焊修复;对穿透性裂纹,应将裂纹彻底清除后补焊修复,鉴于内壁裂口周围介质与污物难于清除干净,焊接极易产生新的裂纹,因此,最好能更换一段管段修复。补焊修复应尽量减小补焊坡口尺寸,采用低线能量补焊工艺,层温最好控制在60℃以内。3含裂纹介质中含油层区域的裂纹(1)从裂纹形态、特征和环境介质看,可确认加氢裂化装置两处排凝管焊接区裂纹属应力腐蚀开裂。(2)裂纹为穿晶型,其断口中含较多Cl(3)介质