常规减温减压器节流管失效机理及处理.pdf

设备管理
常规戒温减压器节流管失效机理及处理
刘妙斌(中国石油四川石化有限责任公司61930)
摘要:四川石化自备电站减温减压系统在运行过程当中,由
结合现场实际、厂家资料和设计文件发现造成断裂的原因如
于存在设计和结构缺陷,在减溫减压器节流管处形成碱性环境
在焊接应力和碱腐蚀的共同作用下引起不同程度的脆性沿品晶断
(1)碱性环境形成的条件
裂。文中结果为保证减溫减压器安全平稳运行提供理论偯据和
工艺条件:锅炉给水中含有微量的金属元素,.1.2MPa
蒸汽的饱和温度是187℃,4.0MPa蒸汽的饱和温度是195℃2,在
关键词:饱和落汽;减温减廷器;脆泩断裂;碱腐蚀;焊接应カ减温减压器流量小的时候,过热蒸汽就会向饱和蒸汽转化,在转
化的过程中由于干湿交替在节流管局部户生冷凝,在冷凝过程中
四川石化自备也站的主要任务是将4*420t/h锅炉所产蒸汽水蒸汽中所含的微量金素离子在局部不断堆积,形成开裂斂感
经减温减压系统和汽机抽汽系统降温、降压后形成4.0MPa、区。温度越高、碱浓度越大、开裂敏感性越人,在应力集中的作用
2MPa,0.4MPa蒸汽通过熬汽母管供给炼油、化工生产装置使下就容易造成开裂
用
2设计、结构缺陷:节流管开裂的减温减压器采用的是孔板
四川石化减温减压系统至2012年9月投用至今,在常规减温式流量计,在汽管道内有一变径过渡区,此处形成水槽(如图1)
减压器节流管处出现不同程度的脆性沿品断裂,由于四川石化炼在蒸汽冷凝肘容易产生积水,为碱性环境的形成创造了条件。几
化一体化的设让理念,减温减压系统出现此类断裂事件,将対炼在原设计中,孔板式流量计和减压调阀之间未设让疏水系统(如
油、化工生产装置的正常运行造成不可估量的影响,导致全)全图4),这是形成节流管碱性感开裂区的主要原因
停的重大生产事故发生。
二、断裂机制
兰石所依据《机械工业兰州石油化工设备检测所有限公司质
量手册》、机械工业と州石油化工设备检测所有限公司质量体系
文件DR/QP-3S01-2012《金属材料失效分析工作程序》、机械工
业兰州石油化工设备检测所有限公司质量体系文件DR/QP
3S02-2012《失效分析作业指导书》对3常减节流管断口通过宏
观检验、化学成分分析、金相分析、断口分析等手段,发现断口表
面平齐、光滑,没有明显的减薄,该区域存在明显的“人字形”扩展
裂纹,“人字形”收敛处指向裂纹源,为封头环焊缝区域,呈脆性沿
图
晶开裂特征,节流管材质、力学性能满足工.艺要求,在节流管内外
2)应力集中区
表面发现较多的C、O、Na、Mg、AMI、Si和Fe元素,其中Na、Mg
流管与压力调节阀和椭封头间采用焊接的连接方式,经
A1、Si和Fe为水中含有,结合现场实际工艺条件,得出节流管的过热处理后在焊缝处仍残留有焊接应力,日节流管边内外对接
失效机理为碱应力腐蚀开裂。
根部也未按设计要求采用倒園结构,焊接角度过大,不利」承受
、断裂机制成?
温度应力和疲劳载荷。
碱性环境利应力集中是碱应力腐蚀开裂形成的条件
四、解决方案
汽机厂房蚬场发现常减存在振动大的现象。为此,四川石化
为避免碱性环境的形成和解决应力集中的问题,从工.艺和设
公用工程部委托西安热工研究院有限公司对常减振动情况进行计角度采取的相应措施如下:
测试,经现场试验、勘査,管系的振动情况基本如下
1.从工艺角度,为避免流量小造成千混交替在节流管局部产
1.当ェ9、ェ10快开减温减压器开时,#1、ェ2常规减温減压生冷凝形成微量金素元素的堆积,規定减温减压器以开度8%状
器管段的振动有所增加,管道的振动主要以低频振动为主。
态作为各用,保证蒸汽温度按设计要求维持在饱和状态
2.当#9、#10快开减温减压器开时,#9、#10快开减温减
2.从设计角度,为避免在孔板流量计利和减压调节阀间形成积
压器所在的管系也存在明显的低频振动,且祚9快丌减温减器水区,故在者间添加疏水系统,避免因疏水不物形成碱性环境。
本体也存在明显的振动,且开度越大时,振动越明显。
3.为避兔应力集中的问题,建议在焊缝处采取増加椭圆封头
3.当#1、#2常规减温减压器开时,1、#2常规减温减压厚度来增强设备的承压强度,改变焊接位置,在焊縫外部采取同
器所在的主管系低频振动并不明显,但调节阅、减温減压器则存滑过渡、内部采用倒圆结构减少应力集中。
在强烈的高频振动
五、方案效果
4.不管是#9、#10快开减温减压器开还是#1、2常规减
经过采取工ど和设计措施,从根源上解決了减温减压器碱应
温減压器开时,主管道上引出的仪表、取样等小口径管道以及减力腐蚀开裂的隐患,保证减温减压系统能够安全平稳的运行,为
温水管道均存在较大的振动
炼油、化工生产装置的正常生产提供了可靠的保证。
西安热工研究院通过增加弹簧支架和阻尼器的手段降低了参考文献:
减温减压器管系振动的影响,结合以往工程经验,西安热工研究
1金素工艺设计手咫》
院认为该类型振动是安全的,在高温及高工况下管道及附件不会
2《减温减压器说明书》
因管道振动而发生破坏;管道在运行时,其位移变形后不影响其
3《减温减压器随机资料》
它管道。
「41《四川石化节流管失效分析报告2013-DS1-12041
由此也排除了动应力造成节流管断裂的可能性。
50化12014年10月