PTA装置塔顶冷凝器U型316L换热管腐蚀失效分析

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1、2014年　第35卷　第5期　10月20日出版装备应用与研究　··化工与医药工程ChemicalandPharmaceuticalEngineering2014，35(5)PTA装置塔顶冷凝器U型316L换热管腐蚀失效分析陈仙凤　赵星波　沈健　颜豪（绍兴市特种设备检测院，浙江绍兴　312071）摘　要　通过设备现场勘查、气密性试验、内窥镜观察、机械性能试验、管材化学分析、腐蚀产物EDAX能谱分析、金相检验等对PTA装置脱水塔塔顶冷凝器U型换热管腐蚀泄漏失效原因进行了分析。换热管在含溴醋酸环境、欠合理的

2、工艺结构及排布等综合作用下发生点蚀穿孔、均匀腐蚀及机械冲刷腐蚀，同时提出了相应的对策措施。-关键词U型换热管；冷凝器；Br；孔蚀中图分类号：TQ050.9文献标识码：A文章编号：2095-817X（2014）05-0042-004PTA装置中的脱水塔塔顶冷凝器主要用于冷却溶剂脱水塔中含有醋酸甲酯的蒸汽。某公司三台冷凝器在投运6个半月后换热管即出现严重腐蚀泄漏。冷凝器主要技术参数如下：管程材质为316L(Ф25mm×1.2mm)，设计压力：0.25MPa；最高允许工作压力：0.145MPa，设计温度：99.

3、6/95.4℃，工作介质：氧化尾气；壳程材质为Q345R，设计压力：0.15MPa；最高允许工作压力：0.075MPa，设计温度：106/91.75℃，工作介质：蒸汽凝液和低压蒸汽。本文通过设备现场勘查、气密性试验、内窥镜观察、机械性能试验、管材化学分析、腐蚀产物EDAX能谱分析，金相检验等对泄图1　冷凝器入口下半部换热管及管板漏失效原因进行了分析，并提出了相应的对策措施。1　检测试验1.1　冷凝器工艺结构冷凝器为卧式U型换热管结构，管子管板的连接采用强度焊+贴胀，介质入口管径DN900mm，出口管径DN

4、300mm，设计参数相同的三台冷凝器（A、B、C）等间距并排放置，中间的冷凝器介质出口直接接入总排放管，两边的冷凝器介质出口与总排放管距离相-对较远。管程氧化尾气成分主要是N2、醋酸、Br、水蒸气、CO、O2等，介质从U型管下半部进入，冷却图2　冷凝器入口上半部换热管及管板后从上半部排出，入口处换热管及管板腐蚀情况较出口处严重，并有多处堵管，见图1、图2。1.2　气密性检验经气密性试验(试验压力0.25MPa)，冷凝器A、B、C分别有22根、208根、36根换热管泄漏，中间冷凝器泄漏最为严重。收稿日期：2

5、014-06-251.3　内窥镜检查作者简介：陈仙凤（1980—），女，工程师，主要从事特种设备检验与管理及质量体系管理工作。对换热管进行内窥镜检查，发现管内壁附着有大2014年　第35卷　第5期　10月20日出版化工与医药工程··ChemicalandPharmaceuticalEngineering2014，35(5)量的腐蚀产物（如图3a），左右局部存在腐蚀产物堆积，1.4　腐蚀产物EDAX能谱检测（见图5）表面颜色为黄褐色或砖红色，表层下呈黑色，部分氧从能谱检测、氧化物的形态、颜色分析，腐蚀产

6、化皮漂浮在凝液中。管内点蚀严重，部分点蚀已穿孔，物主要是Fe、Cr、Mn、Ni等的氧化物。局部点蚀坑沿介质流方向连成片（如图3c，图3d）。1.5　换热管化学分析对换热管进行射洗后内窥镜观察（如图3b），表面腐蚀采用火花放电原子发射光谱法测定换热管化学分析，[1]产物、氧化皮脱落，冲洗出的氧化皮见图4a、图4b。结果如表1，316L材质符合GB/T20123-2006标准规定。（a）（b）（c）（d）（e）图3　换热管内壁腐蚀形貌（a）（b）图4　冲洗出的氧化皮表1316L换热管化学分析表2　换热管拉伸试

7、验检测项目CSiMnSPCrNiMo检测项目屈服强度（MPa）抗拉强度断后延伸率（%）试样（偏置0.2%）（MPa）（G=50mm）结果（%）0.0180.350.670.0010.03516.4910.132.07试样1257555631.6　换热管拉伸力学性能试验试样227257061将换热管加工成管材拉伸试样，依据ASTM试样328755060[2]A370-11，三个试样在19℃下进行室温拉伸试验，结果见表2。1.7　换热管金相检验[3]材料力学性能符合ASMESA213-316L材料标准截取换热

8、管横向剖面，经镶嵌、抛磨和化学侵蚀，的规定。清洗风干后，显微组织如图6，为正常的奥氏体组织，2014年　第35卷　第5期　10月20日出版··化工与医药工程ChemicalandPharmaceuticalEngineering2014，35(5)ElementWt%At%CK4.8113.66OK13.9929.85AlK9.5212.04SiK0.981.19MoL1.650.59TiK0.650.47CrK11.78