加热炉燃料气不锈钢软管泄漏失效分析.pdf

2014年第32卷第1期石油化工腐蚀与防拍 CORROSION& PROTECTION IN PETROCHEMIC.AL. INDUSTRY失效分析与寿命评估
加热炉燃料气不锈钢软管泄漏失效分析
贾振柱
(中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司,黑龙江大庆16371)
摘要:中国石油天然气股份有限公司大庆石化公司炼油厂催化重整装置在检修开工过程中
发现大批加热炉燃料气软管泄漏,给安全生产带来极大隐患。为清软管泄漏原因,对软管进
行了宏观和後观检测分析、材质成分、夹杂物及金相组织分析,最终确认其原因为腐蚀导致软管
穿孔所致。腐蚀机理为:在停工检修时使用蒸汽吹担燃籵气软管,蒸汽冷凝水和燃籵气中都含
有C-,软管内壁沉积銹垢和杂质有利于冷凝水中的Cl积聚和浓缩,正是CI的积聚造成了
304不锈钢软管的点蚀,而垢下合有的H20及H2S等杂质产生的电化学腐蚀加遠了点蚀发生。
针对软管的腐蚀美型提出了有效的防腐蚀措施。
关键词:加热炉软管泄漏腐蚀措施
2014年4月中国石油天然气股份有限公司
大庆石化分公司炼油厂催化重整装置停工检修,5
月初重新开工后的加热炉多条不锈钢软管同时发
生了泄漏。软管型号:10JR50,规格:DN50,压力:
0.5MPa,介质:燃料气。停工检修大约半个月左
右,泄漏的软管使用周期从几个月到1a多不等。
为了查明软管发生泄漏的原因,对泄漏软管进行
综合检测分析,以确定其失效原因。
1检测分析内容和结果
图1软管外侧防护网上的锈垢沉积
1.1拆除软管防护网宏观检查
1.1.1检测内容
选择其中一条泄漏软管,拆除软管防护网,对
软管外观进行观察,检査腐蚀情况、泄漏位置。
1.2.2检测结果
图1是软管外观形态。从图1可以看出,软
管整个外壁均存在一定量的銹垢沉积物,较严重
部位是软管泄漏处。图2是软管里倾倒出的沉积
物,由于现场拆除防护网用气割方式沉积物呈现
烧焦形态。经过仔细检查,在软管整个长度中共
发现5个腐蚀孔类的泄漏点,见图3。
1.2软管泄漏点取样与宏观检查
图2软管里的沉积物
1.2.1检测内容
在软管上的泄漏点(或疑似)部位截取5
个试样,用超声波清洗掉内外壁油污和浮锈,收稿日期:2014-09-21;修改稿收到日期:2014-12-26。
利用体视显微镜观察分析内壁和外壁腐蚀作者简介:贾振柱(1968-),工程师,2005年毕业于大庆石
形貌。
油学院化学工程专业。现从事炼油设备管理工作。E-mail
wg67562150163.com
失效分析与寿命评估
石油化工腐蚀与防护
2014年第32卷
腐蚀孔
素,软管的外壁未发现Cl元素。
图3软管的泄漏点(软管外壁丝网拆除后)
图5软管内壁点蚀孔形貌40
1.2.2检测结果
从软管试样内外壁腐蚀形貌可以看出,软管
表1软管内壁腐蚀产物成分
外壁为泄灀后的棕色铁锈沉积物,软管内壁为黑
素
%
%
色燃料气介质与铁锈沉积物。软管内外壁有腐蚀
C
7.06
14.39
39.07
孔,最大约为1.5mm,属于点蚀孔。软管内壁发
3.91
2.99
现未腐蚀穿透的点蚀坑,而软管外壁没有,说明软
CI
2.36
管主要为内壁腐蚀穿孔,见图4。
13.74
6.47
26.57
11.65
点蚀孔
Ni
7.30
表2软管外壁腐蚀产物成分
点蚀坑
元素
%
%
5.23
9.27
cosPsGF
0.60
0.46
0.36
0.25
图4软管试样内壁点蚀孔和点蚀坑
8.39
9.94
软管试样内外壁微观检测
3.60
1.3.1检测内容
1.4软管材质成分检测
选取2个软管试样,用扫描电镜分析内外壁1.4.1检测内容
微观形貌,用能谱分析仪检测内外壁表面腐蚀产
软管壁厚只有0.5mm,无法钴粉检测含碳
物成分
量。在软管上截取2个试样,用直读光谱仪检测
1.3.2检测结果
2个样品主要成分。
图5是软管内壁点蚀孔形貌。由图5可以看1.4.2检测结果(见表3)
出,软管内壁存在点蚀孔和点蚀坑。而外壁只有
表3软管材质主要成分
%
内壁腐蚀穿透的孔洞,未发现点蚀坑,设说明软管
项目
si
Mn
Ni
主要为内壁腐蚀穿孔。
1号软管
0.47
19.43
表1是软管内壁腐蚀产物组分,表2是软管
2号软管
0.60
19.70
8.53
外壁腐蚀产物组分。由表1和表2可以看出,软
标准值
≤1.00≤2.0018.0~20.08.0-11.0
管的内壁在点蚀孔和点蚀坑附近普遍存在CI元
第1期
贾振柱.加热炉燃料气不锈钢软管泄漏失效分析
失效分析与寿命评古
1.4.3结果分析
1.5.3结果分析
由表3可以看出,软管材质主要成分符合CB
图6和图7可以看出,软管微观组织中或多
1220-2007《不锈钢棒》对304不锈钢的主要成分或少含有一定数量和大小的非金属夹杂物,夹杂
要求,确认软管材质为304不锈钢。
物呈现颗粒状。表4成分检测结果表明,夹杂物
1.5软管组织中夹杂物检测
主要为氧化物。
1.5.1检测内容
按照国家标准GB/T10561-2005《钢中非金
在软管上截取1个试样,经过水砂纸、金相砂属夹杂物含量的测定标准评级图显微检测法》,
纸细磨、研磨和抛光,制备成微观分析试样,用扫图6和图7中夹杂物属于B类,评级为0.5级。
描电镜分析微观组织中的夹杂物形貌,用能谱分1.6软管金相组织检测
析仪检测夹杂物成分。
1.6.1检测内容
1.5.2检测结果
将抛光好的试样用王水溶液浸蚀,制备成金
图6、图7是软管微观组织中的夹杂物,表4相试样,用金相显微镜对试样进行金相组织分析。
是夹杂物成分。
1.6.2检测结果及分析
图8为软管金相组织,由图8可以看出软管
金相组织为奥氏体,未发现晶间腐蚀痕迹。按照
国家标准GB6394-2002《金属平均晶粒度测定图
谱》,晶粒度评级为6级,组织比较粗大。
图6软管微观组织中的夹杂物3000×
图8软管金相组织200
2软管泄漏失效分析
2.1软管腐蚀类型
通过对软管进行了宏观和微观检测分析、材
质成分分析、夹杂物及金相组织分析,可以得到以
下结果
图7软管微观组织中的夹杂物5000x
(1)软管材质分析结果表明是304不锈钢
表4软管组织中的夹杂物成分
304属于奥氏体不锈钢,耐卤族元素(尤其是
元素
%
%
Cl)点蚀能力差
43.13
(2)软管泄漏是由于内壁腐蚀穿孔造成的,
A
4.74