壓力容器培訓講義_之_壓力管道失效分析及事故案例_3

1、123 破壞機理名稱 描述 易受影響材料 環(huán)境條件 預期失效模式 預防和緩解 檢測和監(jiān)測 備注4567 某重整裝置采用的是美國UOP公司連續(xù)重整的專利技術(shù)。裝置包括石腦油加氫51萬噸/年，重整40萬噸/年，催化劑再生136.08kg/h，液氮，貯氫五個工藝過程。始建于1987年10月， 1990年6月預加氫臨氫管020012管線投用。 2002年3月裝置大修時對020012管線進行材質(zhì)升級，由R35碳鋼管材升級為Cr5Mo管材。 2005年6月裝置大修時對020012管氫油混合點后段進行更換。2005年6月28日裝置大修完工后氣密時發(fā)現(xiàn)新?lián)Q大小頭本體上有裂紋，8 Cr5Mo珠光體耐熱鋼廣泛地用

2、于煉油裝置中，它具有優(yōu)良的耐高溫硫腐蝕性、耐氧化性及較高的高溫強度。在常減壓、焦化、催化等裝置中大量應用。Cr5Mo鋼中Cr、Mo含量較高，抗氫腐蝕性能優(yōu)異，國內(nèi)設(shè)計加氫裝置管線選材時，當溫度超過250一般選用Cr5Mo Cr5Mo鋼可焊性差，空氣淬硬傾向明顯，焊后易產(chǎn)生高硬度馬氏體和貝氏體，殘余應力大容易產(chǎn)生冷裂紋。若用同鋼種焊條，焊后必須經(jīng)過回火處理，這對于現(xiàn)場施工帶來很大困難，特別是處理生產(chǎn)過程中泄漏需要快速搶修時。因此，習慣的作法是選用奧氏體鋼焊條焊接，早期的規(guī)范選用18-8類焊條，現(xiàn)在大多用25-13或25-20型焊條。 910 硬度過高會引起什么問題呢？ Cr5Mo材料硬度太高時，

3、其韌性會大大下降，容易導致脆性斷裂。 高硬度的Cr5Mo材料的抗應力腐蝕能力較低，易于發(fā)生硫化氫應力腐蝕開裂。 高硬度區(qū)的存在還會影響Cr5Mo材料的抗氫蝕能力。 Cr5Mo材料的淬硬性強，因此凡在加工過程中涉及加熱、冷卻操作都有可能形成高硬度區(qū)。 11121390160170165174179175158162173141516171819202122使用狀況 材料為碳鋼，管內(nèi)介質(zhì)主要為廢堿液，使用約半年之久就發(fā)生了多起腐蝕穿孔情況。 該管道規(guī)格尺寸為894mm。使用溫度為常溫， 管內(nèi)介質(zhì)總體呈強堿性，管內(nèi)介質(zhì)的主要成分有硫化物、游離堿、廢堿及硫酸鹽。 據(jù)有關(guān)文獻介紹碳鋼在0.140氫氧化水

4、溶液中的腐蝕速度為0.0025毫米年，當溫度為65時，碳鋼在50氫氧化鈉水溶液中的腐蝕速度為0.2毫米年，如溫度升高到105，氫氧化鈉濃度增至70時，碳鋼的腐蝕速度即增至1.55毫米年。23 取樣管道的化學成分分析為了明確該管道使用的材料，以及元素成分是否符合現(xiàn)有的材料標準； 本次對取樣管道進行了化學成分分析。 通過實測結(jié)果表明該材料的化學成分與我國材料牌號20鋼相當接近，表明該鋼管材料牌號為20#碳素鋼。其化學成分符合20#碳素鋼的化學成分要求。24 內(nèi)外表面宏觀檢查25點腐蝕影響因素討論 1溶液成分的影響2材料合金成分對點腐蝕的影響 3管道內(nèi)介質(zhì)流速的影響4材料內(nèi)表面的不均勻性 26 管道

5、材料的金相組織分析 27 遠離腐蝕穿孔部位的斷口微觀形貌28 腐蝕穿孔部位的斷口微觀形貌 29結(jié)論與建議 1該管道發(fā)生的腐蝕類型為局部點腐蝕。2引起產(chǎn)生點蝕的主要原因有三個方面的因素。第一，材料本身存在先天不足第二，管道內(nèi)介質(zhì)中的堿液主要是產(chǎn)生點蝕的因素第三，介質(zhì)的流速相對緩慢3建議在改造這根廢堿液管道時，在選材方面，對材料中硫、磷含量要嚴格控制，材料的組織要保持均勻，非金屬夾雜物要控制。4建議在日常維護過程中，應對管道系統(tǒng)進行吹掃。保持管道內(nèi)的干凈，避免堿液殘留物的積聚。5建議加強對廢堿液管道的管道底部測厚工作，若發(fā)現(xiàn)有壁厚減薄情況，應進行局部更換或采用卡箍加固措施。30 苯酚丙酮裝置在20

6、04年12月試運行期間發(fā)現(xiàn)多處管道發(fā)生泄漏，因此需要分析失效原因，保障裝置安全運行。 工況參數(shù)如下： 介質(zhì)：異丙苯 設(shè)計壓力：1.1MPa 設(shè)計溫度：49 管子規(guī)格：219*4 材質(zhì)304SS 彎頭ELDN200 SCH10S 材質(zhì) 304SS 法蘭 WNF-PN2.0-DN200 材質(zhì) 304SS31 對管道的直管、彎頭和焊縫分別進行了化學成分分析，分析結(jié)果如表。323334通過金相分析，可發(fā)現(xiàn)金相組織均為奧氏體組織。在直管內(nèi)壁可看到沿晶的細小開裂。直管由于軋制原因，晶粒呈細條狀。3536在在3300倍下觀察直管軸向截面的金相組織，可以發(fā)現(xiàn)在晶粒間倍下觀察直管軸向截面的金相組織，可以發(fā)現(xiàn)在晶粒間存在較多金屬夾雜物。存在較多金屬夾雜物。 37 304管道失效為氯離子作用下的點蝕導致泄漏失效1、304管道在焊接時，焊縫熱影響區(qū)在敏化溫度（450850）范圍加熱，造成晶界的耐腐蝕性下降。2、管道內(nèi)壁在焊縫附近產(chǎn)生結(jié)垢，氯離子在此富集，使得焊縫融合線、熱影響區(qū)成為氯離子作用下的點蝕形核區(qū)域。383、304鋼在氯離子作用下，點蝕發(fā)展有兩種方式。 第一種方式中蝕孔內(nèi)為完全活化態(tài)，孔內(nèi)金屬均勻腐蝕使蝕孔不斷長大。 第二種方式中蝕孔內(nèi)為局部活化態(tài)，孔內(nèi)金屬產(chǎn)生點蝕，以次生蝕孔長大的方式來維持點蝕的發(fā)展