空冷式换热器翅片管腐蚀失效分析.pdf

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第37卷增刊
2008年8月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Aug.2008
文章编号:1000-7466(2008)增刊-0067-03
空冷式换热器翅片管腐蚀失效分析
李建国,白建军,向凯
兰州石油机械研究所,甘肃兰州730050)
摘要:介绍了空冷式換热器翅片管失效的原因、特征、产物及机理,对工艺流程过程中脱硫、控制进
入温度等提出了建议。
关键词:空冷式换热器;翅片管;失效分析;防止措施
中图分类号:TQ051.501
文献标志码
いーーー+ャ-+?+?++ャ+いーーー+ーいーーー+mーー+ーいーーーーーーwー+ーーーwー+Hーーいト++
0=arct
2arct
(12).大则值変小。在喷嘴中?应增加喷嘴旋流件的
流道面积,而喷口面积变小影响流量,所以只能适当
式中,4为a在x=0处的值,o为在x=0处的变化。虽然喷嘴孔口锐缘结枃也能降低喷雾锥角,
值
但影响轴向速度和雾化效果,因此也不应使孔口锐
气芯半径r由喷嘴结构参数及其所处的位置
缘厚度过大。
确定。喷雾锥角主要由离心喷嘴的结构参数决定,
综上所述,喷口面积和锐缘厚度在保证流量和
但随工作压力增高而降低。喷嘴孔口不是绝对的锐
雾化的前提下适当变化,不能变化过大,而喷嘴旋流
缘结构,喷孔长度的存在使流体喷射切向速度减小
件的流道面积可加大使喷雾锥角变小及增加流量
量大于轴向速度减小量,喷雾锥角降低
在实际生产中,喷嘴结构与位置固定,则是3现场试验结果
定值,R也为定值。由式(12)可知,分子中只有rn
自2003年6月起在理论分析基础上,通过现场
为可变量,分母中、r。为可变量,r。约为(2-n)次试验对喷嘴的漩流体流道面积S加大,喷口直径
幂而为2次幂,这说明分母的变化比分子快。d=4mm不变、锐缘厚度L=1m不变,经过2个
Arct(x)中x值越小则0值越小,即ァ值变化率比月的试验得到的结果见表1。
表1改进前后的喷嘴性能对比
喷口直径
改进前
改进后
d/mm
流道面积S/mm2流量qv/m3?h-雾化角a/(
流道面积S/mm2流量qv/m3?h-1雾化角a/(
2.0
0.4~0.45
4.0
0.5~0、6
0,8~0.85
0.8-0.85
1、0-1.1
参考文献
4结论
[1]龙悦,马其良,曹丽丽,等.化工废液喷嘴冷雾化性能试验
(1)加大旋流流道的尺寸,进入旋流件内的入口
研究[J].能源研究与信息,2003,19(3):154-158.
速度减小,涴量增加,旋流变弱,雾化角减小
[2]郭金基,张康治,王国基,等.旋转液体射流雾化的计算理论与
实验研究[].中山大学学报,1994,33(4):126.
(2)喷口锐缘厚度增加,使喷口阻力增大,雾化[3]良银,陈文梅,戴光清,等,水力旋流器[MI.北京:化学エ业
角减小。
出版社,1998:1121
3)试验得出喷口直径为4mm、流道面积为1]廖义德,邱鸿利,黄艳,等离心喷嘴设计方法[J].石油化工设
4mm2时雾化角和流量较合适,并在生产中应用
备,2003,32(3):4-6.
喷嘴改进后使用至今效果较好,能够满足工艺要求。
(许编)
收稿日期:2008-03-15
作者简介:李建国(1961-),男,映西西安人,工程师,从事压力容器制造的技术及管理工作。
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石油化工设备
2008年第37卷
Failure Analysis on Fin Tube Corrosion of Air-cooled Heat Exchanger
LI Jian-guo, BAI Jian-jun, XIANG Kai
(Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute, Lanzhou 730050, China
Abstract: Cause, characteristic, product and mechanics of air cooled heat exchanger fin tube are
introduced. Points of desulfurization process, the set entry temperature control are proposed.
Key words: air-cooled heat exchanger; fin tube; failure analysis; prevention measure
新疆某天然气气站投用仅6个月的空冷式换热蚀形貌分析、腐蚀能谱分析,取得了腐蚀失效的结
器,因翅片管发生大面积泄漏,导致无法正常运行。论,文中介绍其分析结果。
该空冷式换热器的换热管属于翅片管,基管材质为
翅片管失效分析
10钢,规格の25mmX2mm。翅片材质为304,管
内操作压力0.4MPa,管内介质为天然气,管程进口1.1化学成分分析
温度190-200℃,管程出口温度40℃。翅片管缠
对翅片基管的管腐蚀表面打磨至金属光泽后取样
绕后未经过其他的特殊处理
分析,其结果见表1。与GB/T8163-1999《输送流体
经过对空冷式换热器翅片管的基管进行化学成用无缝钢管》标准中10钢做对比表明,材料符合设计
分分析、宏观腐蚀形貌分析、金相组织分析、微观腐要求,制造使用材料正确,排除了材料因素的影响。
表1翅片管的基管化学成分分析结果
元素
Si
P
Ni
质量分数/%
0.07
0,39
0,017
0.003
1.2宏观检验
形和微裂纹,见图2。电子显微镜下翅片管微观腐
沿翅片管纵向剖开,可以清晰的观察到管内壁蚀形貌见图
有明显的黑色腐蚀产物。内壁腐蚀坑较多,基管壁1,4腐蚀产物分析
厚有不均匀的减薄,呈现全面腐蚀特征。腐蚀产物
松散易清理,清洗后的管内壁表面呈铁褐色,无金属
光泽。分析腐蚀形态可以看到存在纵向条纹,腐蚀
坑也呈现一定的方向性,据此判定介质的流动对腐
蚀存在影响
1.3金相分析
在翅片管上取样进行金相组织分析。结果为铁
素体十少量珠光体,见图1。翅片管内表面存在氧
化腐蚀产物和腐蚀坑。基管外表面翅片根部存在变
图2翅片根部微裂纹
对翅片管内壁表面取样进行腐蚀产物的Xary
成分分析和X-ary衍射结构分析,结果见图4和图5。
由图4可见腐蚀产物成分中大约有30%的硫和约
62%的铁,还有少量的O、Al、Si、P,由此判断腐蚀产
物中主要生成物为FeS。根据图5并通过峰值及检
索结果分析证实,腐蚀反应生成物主要成分是Fe3S。
1.5结果分析
在原油及天然气加工过程中,H2S引起的全面
图1翅片管金相组织(有腐蚀产物和腐蚀坑)
腐蚀破坏是很普遍的现象。在含硫介质的加工过