塔底柴油蒸汽發(fā)生器管束裂紋分析及防范措施

1、 塔底柴油蒸汽發(fā)生器管束裂紋分析及防范措施 1.E-204簡介： 1.1. E-204簡介 E-204是柴油加氫裝置塔底柴油蒸汽發(fā)生器，屬于U形管式換熱器。殼程串聯(lián)蒸汽發(fā)汽包（D-501），介質(zhì)為除氧水與蒸汽；管程介質(zhì)為240左右精制柴油。 1.2.損壞經(jīng)過 E-204于2021年11月投用，2021年6月發(fā)生內(nèi)漏。更換新管束運(yùn)行至2021年1月17日，再次泄漏。 2.檢修狀況 2.1.檢修概述 2021年檢修，打開后在二、三、四管程的管板孔橋、管板與換熱管焊肉、脹接處均發(fā)覺肉眼可見的裂紋，對(duì)管板進(jìn)行了著色滲透探傷，在一管程發(fā)覺大量微小裂紋，達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，于是更換新管束運(yùn)行。運(yùn)行至2021年1

2、月17日再次泄漏，打開后狀況與2021年?duì)顩r相像。四管程有一處較大的砂眼。 2.2.宏觀檢驗(yàn) E-204管板表面和管子內(nèi)部無明顯腐蝕減薄痕跡，管板與管子的焊縫處既有徑向裂紋，又有周向裂紋，將管子刨開檢查，未見脹接痕跡。 從宏觀檢驗(yàn)可以看出，徑向裂紋是熱疲憊形成的，周向裂紋是焊接和應(yīng)力共同作用的結(jié)果。 2.3.金相檢驗(yàn) 從已報(bào)廢管板上取樣，經(jīng)打磨、拋光及浸蝕后進(jìn)行金相檢驗(yàn)，其中管板上選取點(diǎn)1處的金相組織為：鐵素體+珠光體，有嚴(yán)峻偏析現(xiàn)象，管子上選取點(diǎn)2處的金相組織為：鐵素體+珠光體，焊縫上選取3處的金相組織為：先共析鐵素體+珠光體+針狀鐵素體，是應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋的緣由。 從檢驗(yàn)可以看出管板金相組

3、織不正常，有嚴(yán)峻的偏析現(xiàn)象，周向裂紋是沿晶熱裂紋，是由于焊接金屬產(chǎn)生偏析和殘余應(yīng)力作用形成的；徑向裂紋是穿晶裂紋，是應(yīng)力過大和熱疲憊共同作用形成的。 2.4.硬度檢驗(yàn) E-204管板的硬度值為127-139BHLD，管子的硬度為：103-139HBLD，經(jīng)檢測(cè)管板與管子的硬度值均正常。 2.5.化學(xué)分析 E-204的管子材質(zhì)是10；管板材質(zhì)為：16MnR。經(jīng)光譜分析，所測(cè)元素化學(xué)成分符合相關(guān)要求，管板材質(zhì)是合格的。 3.緣由分析： 3.1.溫差應(yīng)力 E-204的殼程入溫度為80-100，設(shè)計(jì)溫度為158 ，兩個(gè)溫度最大相差了78 ，管程入口溫度為230-235 ，介質(zhì)溫差較大，造成管板、換熱管

4、各部分熱變形不全都，產(chǎn)生較高的溫差載荷。 3.2. 制造緣由 換熱管與管板脹焊時(shí)，處于水平放置位置，無法保證換熱管與管板間隙勻稱，換熱管與管板脹焊完成后，會(huì)造成局部過度變形，產(chǎn)生冷加工硬化；加之過脹，造成脹接處存在較高殘余應(yīng)力。加之換熱器工作時(shí)的拉伸應(yīng)力，為換熱管的應(yīng)力腐蝕制造了必要條件。 3.3.管束振動(dòng) 殼程介質(zhì)屬汽液混相，兩相流體橫向流過管束，相變會(huì)激起管束振動(dòng)，管束的猛烈振動(dòng)誘使力學(xué)性能較差的缺陷處發(fā)生疲憊失效。 3.4.結(jié)論 管束泄露的主要緣由 3.4.1.在管板和管子制作過程中未進(jìn)行脹接或者脹接不到位。 3.4.2.焊接不勻稱，焊縫發(fā)生了成分偏析。 3.4.3.工藝操作參數(shù)波動(dòng)，引

5、起熱疲憊。 4.防范措施： 4.1. 運(yùn)行工況調(diào)整 4.1.1.從工藝操作保持平穩(wěn)運(yùn)行，避開管束急冷急熱，造成管束消失較大的溫差應(yīng)力。 4.2. 改進(jìn)加工工藝 4.2.1.焊接要求 4.2.1.1.換熱器的焊接嚴(yán)格遵守焊接工藝及焊后熱處理。 4.2.1.2.全部焊接接頭外觀檢查合格。 4.2.2.脹接要求 脹貼完畢后，對(duì)于脹度不足者，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)脹；對(duì)于脹度超過規(guī)定范圍者；應(yīng)更換換熱管 后重新進(jìn)行焊接和貼脹。 近年來國內(nèi)新建煉廠的工藝包也大都采納國外的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，但對(duì)于蒸汽發(fā)生器并不僅是靠提高材質(zhì)等級(jí)避開泄漏，優(yōu)化操作參數(shù)、嚴(yán)格掌握換熱器的制造質(zhì)量和采納合理的制造工藝也尤為重要。目前我車間正在樂觀預(yù)備改造工藝流程，確保運(yùn)行參數(shù)在