摘 要：塔底柴油蒸汽發(fā)生器E-204，管束泄漏的原因及防范措施，以保障裝置的長周期運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 蒸汽發(fā)生器； 管束； 裂紋；管板；焊縫

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2011年11月投用，2012年6月發(fā)生內(nèi)漏。更換新管束運(yùn)行至2013年1月17日，再次泄漏。

2.檢修情況

2.1.檢修概述

2012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)現(xiàn)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)現(xiàn)大量細(xì)微裂紋，達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，于是更換新管束運(yùn)行。運(yùn)行至2013年1月17日再次泄漏，打開后情況與2012年情況相似。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（圖1），又有周向裂紋（圖2），將管子刨開檢查，未見脹接痕跡（圖3）。

（圖1） （圖2） （圖3）

從宏觀檢驗(yàn)可以看出，徑向裂紋是熱疲勞形成的，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)重偏析現(xiàn)象（圖4），管子上選取點(diǎn)2處的金相組織為：鐵素體+珠光體（圖5），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（圖6），是應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋的原因。

（圖4） （圖5） （圖6）

從檢驗(yàn)可以看出管板金相組織不正常，有嚴(yán)重的偏析現(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)力過大和熱疲勞共同作用形成的。

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，所測元素化學(xué)成分符合相關(guān)要求，管板材質(zhì)是合格的。

3.原因分析：

3.1.溫差應(yīng)力

3.2. 制造原因

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均勻，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)力腐蝕創(chuàng)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)，管束的劇烈振動(dòng)誘使力學(xué)性能較差的缺陷處發(fā)生疲勞失效。

3.4.結(jié)論

管束泄露的主要原因

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.焊接不均勻，焊縫發(fā)生了成分偏析。

3.4.3.工藝操作參數(shù)波動(dòng)，引起熱疲勞。

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，避免管束急冷急熱，造成管束出現(xiàn)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.所有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。

5.結(jié)語

近年來國內(nèi)新建煉廠的工藝包也大都采用國外的先進(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)避免泄漏，優(yōu)化操作參數(shù)、嚴(yán)格控制換熱器的制造質(zhì)量和采用合理的制造工藝也尤為重要。目前我車間正在積極準(zhǔn)備改造工藝流程，確保運(yùn)行參數(shù)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)新管束的制作工藝也進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，加強(qiáng)了制造過程的嚴(yán)格監(jiān)督檢驗(yàn)，這些都將為蒸汽發(fā)生器的長周期運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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