乙二醇反應(yīng)器腐蝕開(kāi)裂原因分析及防護(hù)對(duì)策.pdf

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1、石油和化工設(shè)備-84-腐蝕防護(hù)2017年第20卷腐蝕防護(hù)乙二醇反應(yīng)器腐蝕開(kāi)裂原因分析及防護(hù)對(duì)策曾凡梁（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢430082）[摘要]在某化工裝置乙二醇反應(yīng)器運(yùn)行期間焊縫出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。裂紋位于焊接熱影響區(qū)，裂紋起始于設(shè)備內(nèi)表面，向外表面延伸擴(kuò)展。對(duì)焊接熱影響區(qū)裂紋部位取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、硬度檢測(cè)，結(jié)果表明，乙二醇反應(yīng)器為晶間腐蝕開(kāi)裂，主要原因是設(shè)備材質(zhì)抗晶間腐蝕能力不足、焊接工藝不當(dāng)、工藝介質(zhì)含有微量甲酸、乙酸等有機(jī)酸。本文提出了改進(jìn)措施：材質(zhì)升級(jí)、實(shí)施合理焊接工藝減少敏化溫度持續(xù)時(shí)間、控制介質(zhì)中雜質(zhì)及pH值。[關(guān)鍵詞]乙二醇反

2、應(yīng)器；304不銹鋼；晶間腐蝕開(kāi)裂；對(duì)策某乙二醇裝置工藝原料為乙烯、氧氣、致穩(wěn)表1乙二醇反應(yīng)器技術(shù)參數(shù)氣（氮?dú)饣蚣淄椋?、抑制劑（一氯乙烷或二氯乙設(shè)計(jì)壓操作壓設(shè)計(jì)溫操作溫烷）的混合氣體，混合氣體經(jīng)過(guò)固定床反應(yīng)器管壁厚/mm材質(zhì)力/MPa力/MPa度/℃度/℃束，乙烯和氧氣在其內(nèi)部銀催化劑的催化作用下3.331.8424119014.2304SS反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷，經(jīng)水吸收、汽提、再吸收、二氧化碳脫除后進(jìn)入乙二醇反應(yīng)器，水和反應(yīng)生表2乙二醇反應(yīng)器入出口組分單位：%wt成10%wt乙二醇水溶液。在乙烯和氧氣反應(yīng)生成環(huán)環(huán)氧乙烷水乙二醇氧乙烷的同時(shí)，副反應(yīng)生成甲醛、乙醛，醛繼續(xù)入口組分8.8

3、690.850.29反應(yīng)生成甲酸、乙酸等有機(jī)酸，副產(chǎn)物隨環(huán)氧乙乙二醇醇水烷水溶液進(jìn)入乙二醇反應(yīng)器。出口組分11.551.087.41該乙二醇裝置2013年7月建成投產(chǎn)，生產(chǎn)運(yùn)行期間乙二醇反應(yīng)器出現(xiàn)多處環(huán)焊縫熱影響區(qū)裂紋4567貫穿泄漏，嚴(yán)重影響裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。本文對(duì)乙二醇反應(yīng)器焊縫泄漏原因進(jìn)行分析，制定防范措施并提出防護(hù)對(duì)策，以確保裝置平穩(wěn)運(yùn)行。3211基本情況乙二醇反應(yīng)器為150m長(zhǎng)管式反應(yīng)器，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。乙二醇反應(yīng)器入出口組分見(jiàn)表2。乙二醇反應(yīng)器由鋼管制造廠提供的有縫鋼管現(xiàn)場(chǎng)手工焊接而成，每根鋼管長(zhǎng)6m，每根鋼管出廠前自帶2條環(huán)焊縫、3條縱焊縫。2014年9月，乙二醇

4、反應(yīng)器鋼管自帶環(huán)焊縫接熱影響區(qū)出現(xiàn)第一處貫穿裂紋，截止2016年4月，先后共出現(xiàn)7處環(huán)焊縫熱影圖1設(shè)備外形圖及漏點(diǎn)分布示意圖響區(qū)貫穿裂紋（均是鋼管自帶環(huán)焊縫熱影響區(qū)裂紋），漏點(diǎn)位置分布見(jiàn)圖1。裝置檢修期間對(duì)乙2檢驗(yàn)與檢測(cè)二醇反應(yīng)器環(huán)焊縫內(nèi)表面PT檢驗(yàn)，鋼管自帶環(huán)焊2.1外觀檢查縫和現(xiàn)場(chǎng)手工焊環(huán)焊縫的兩側(cè)熱影響區(qū)均發(fā)現(xiàn)裂紋，縱焊縫PT檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)裂紋，通過(guò)金相檢驗(yàn)，作者簡(jiǎn)介：曾凡梁（1983—），男，遼寧遼陽(yáng)人，大學(xué)本科，中發(fā)現(xiàn)縱焊縫有輕微腐蝕。韓（武漢）石油化工有限公司設(shè)備工程師。第4期曾凡梁乙二醇反應(yīng)器腐蝕開(kāi)裂原因分析及防護(hù)對(duì)策-85-2.1.1鋼管自帶環(huán)焊縫外觀檢查鋼管自帶環(huán)

5、焊縫內(nèi)外表面外觀成形較好，目測(cè)未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)邊、表面氣孔、未滿焊、焊瘤等焊接缺陷，焊縫及鋼管內(nèi)表面未發(fā)現(xiàn)腐蝕跡象。鋼管自帶環(huán)焊縫內(nèi)表面PT檢驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)裂紋，裂紋連續(xù)平行分布在環(huán)焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)3-5mm處，每側(cè)裂紋長(zhǎng)度基本與環(huán)焊縫長(zhǎng)度相當(dāng)，PT檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。2.1.2現(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)焊縫外觀檢查現(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)焊縫內(nèi)表面外觀目測(cè)未發(fā)現(xiàn)焊接表面缺陷，焊縫及鋼管內(nèi)表面未發(fā)現(xiàn)腐蝕跡象?，F(xiàn)場(chǎng)焊接環(huán)焊縫內(nèi)表面PT檢驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)裂紋，裂紋圖2鋼管自帶環(huán)焊縫PT檢驗(yàn)圖連續(xù)分布在環(huán)焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)3-5mm處，裂紋外觀有兩類：一類為垂直環(huán)焊縫的裂紋，見(jiàn)圖3，另一類為樹(shù)枝狀裂紋，見(jiàn)圖4。圖3現(xiàn)場(chǎng)手工焊接環(huán)焊縫PT檢驗(yàn)

6、照片圖4現(xiàn)場(chǎng)手工焊接環(huán)焊縫PT檢驗(yàn)照片2.2化學(xué)成分分析對(duì)試樣母材化學(xué)成分分析，檢驗(yàn)結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。表2試驗(yàn)?zāi)覆某煞址治霰韱挝唬?wt元素CMnPSSiNiCrASTMA312-TP3040.0820.040.030.758-1318-20鋼管本體組分0.071.080.040.010.628.1418.842.3金相分析裂紋粗大，設(shè)備外表面裂紋細(xì)小，判定裂紋起始2.3.1環(huán)焊縫裂紋金相觀察于設(shè)備焊接熱影響區(qū)內(nèi)表面，主裂紋在焊接熱影響區(qū)沿壁厚方向向設(shè)備外表面擴(kuò)展，直至裂紋貫切取環(huán)焊縫貫穿裂紋處試樣進(jìn)行金相分析，穿設(shè)備本體，裂紋有分叉，裂紋未擴(kuò)展至焊縫本金相觀察

7、面為橫截面。通過(guò)低倍觀察，環(huán)焊縫兩體，裂紋只局限于較窄的焊接熱影響區(qū)。側(cè)熱影響區(qū)均有可見(jiàn)裂紋，左側(cè)裂紋已貫穿母材。在左側(cè)裂紋選取兩處金相檢驗(yàn)部位，1號(hào)部位1號(hào)部位金相相片（圖6）顯示，晶粒周圍有靠近內(nèi)壁，2號(hào)部位靠近外壁，試樣橫截面及金相深溝槽，并有晶粒脫落現(xiàn)象，裂紋為沿晶開(kāi)裂，檢驗(yàn)部位見(jiàn)圖5。由圖5可知，設(shè)備環(huán)焊縫內(nèi)表面設(shè)備內(nèi)表面腐蝕嚴(yán)重。2號(hào)部位金相相片（圖7）石油和化工設(shè)備-86-腐蝕防護(hù)2017年第20卷顯示，有晶粒脫落現(xiàn)象，裂紋為沿晶開(kāi)裂。通過(guò)金相檢驗(yàn)部位，檢驗(yàn)部位見(jiàn)圖8。通過(guò)觀察