常压炉管的裂纹和腐蚀分析.pdf

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1、专论石Corros油ion＆化Prote工ction腐inPet蚀rochem与icalI防ndus护try20l0，27(4)·37·常压炉管的裂纹和腐蚀分析李冬梅(中国石油锦州石化分公司，辽宁锦州121001)摘要：通过对常减压炉炉管的材料成分分析、金相检验和能谱分析，确定了焊缝产生裂纹的原因和炉管内壁产生腐蚀坑的原因，并提出预防产生裂纹的建设性措施。关键词：常压炉炉管裂纹腐蚀坑分析中图分类号：TE985．9文献标识码：A文章编号：1007—015X{2010)02—0o37—03某公司一套常减压车间常压

2、炉于1975年投入腐蚀坑，为查明该种炉管的材质是否合格，只进行运行，I987年停止运行，期间运行l2年，检修l2常规力学性能的测定，1Cr5Mo大口径失效炉管次。由于生产需要于2002年又被重新投入运行至(D219mm×12mm)的常规力学性能全部符合2008年。GB9948—88的规定要求。该炉辐射室炉管人口的设计压力和温度分别为0．65～0．70MPa和290℃；操作压力和温度分3金相显微组织、晶粒度和夹杂物分析别为0．65～0．70MPa和300℃；辐射室的出口的3．1金相组织分析设计压力和设计温度分别

3、为0．20MPa和370oC；对1Cr5Mo弯管(D219mm×12rlrl1)材料的基操作压力和操作温度分别为0．20MPa和362oC。体母材、焊缝热影响区金相显微组织观察和分析，在运行期间，该炉操作介质主要为中外各油田的混母材组织见图1，焊缝组织见图2。合原油，其中大庆原油始终保持50％份额。根据粗略估计，辐射室炉管里流动介质中的酸值一般在0．5mgKOH／g以下。但在本年度例行检修工作中，对炉管做水压试验时，查出了数根1Cr5Mo(D219mm×12mm)炉管的焊缝发生渗漏，经探伤检查确认，在炉管的环

4、焊缝上存在很多的表面裂纹，并且外壁裂纹多于内壁。该公司对该炉的不锈钢管段进行检查后同样也发现了裂纹，但与1CrSMo炉管焊缝相比不同之处是内壁裂纹多于外壁。裂纹的取向几乎皆垂直于焊缝。在1CrSMo炉管内壁上，图1弯头母材组织查出多处星星点点分布的点状腐蚀坑，其尺寸大小如黄豆粒般，大者可达厘米级，为保证设备安稳长满优运行，决定对一套常减压炉管1CrSMo产生裂纹和腐蚀坑的原因进行研究分析。1炉管材质分析及焊缝成分分析1Cr5Mo的失效炉管材料的成分全部符合GB9948—88规定要求，其余元素含量皆满足GB12

5、20—84G规定要求。炉管焊缝采用18—8焊丝，炉管焊缝中除cr元素含量稍高，其余元素皆符图2焊缝热影响区组织合标准规定要求。收稿日期：2009—10—29；修稿日期：2010—05—27。作者简介：李冬梅(1970一)，女，1995年毕业于大庆石油学2失效炉管的常规力学分析院，本科学历，工程师，现在中国石油锦州石化公司工程质量由于只有1Cr5Mo炉管中查出了比较严重的监督站从事质量监督工作。·38·石油化工腐蚀与防护第27卷通过上述金相观察分析，不论是弯头母材还是另外，还可由图4看到炉管焊缝近外壁表面区焊缝

6、热影响区，其组织皆属正常组织。域内密集状的网络型裂纹分布。3．2晶粒度和夹杂物分析弯管焊缝横剖面裂纹形态和组织关系见图5。晶粒度和夹杂物分析结果见表1。表1常减压炉管晶粒度和夹杂物分析分析结果表明炉管晶粒度符合GB—T6394—2002(金属平均晶粒度测定方法》规定材料晶粒度图5弯管焊缝横剖面的裂纹形态和组织的要求(6．0～8．0级合格)。裂纹全部为晶界分布，组织中没有三角晶界空洞等高温蠕变的组织特征。裂纹仅是在奥氏体不4裂纹观察和分析锈钢焊缝组织中扩展，并停止于熔合线位置。从裂在炉管焊缝区观察到的一组呈平行

7、分布的多纹的剖面形态可以看出，弯管焊缝中裂纹起始于炉条裂纹形貌，见图3。管内表面的腐蚀坑处，裂纹沿晶界扩展，扩展中出现多处分支裂纹，表现出了比较典型的应力腐蚀裂纹特征。由于裂纹仅限在焊缝组织区域内扩展，表明现场工况很可能具备奥氏体不锈钢材料的应力腐蚀敏感条件，并了解到炉管的原油介质产地不固定，流动介质中的酸值有时超出0．5mgKOH／g的情况，但超出量也不会太大，因而具备了应力腐蚀的环境条件，而弯头的材料本身存在很大的焊接残余应力、材料内部应力和组装应力，因此在焊缝处发生的裂纹应是应力腐蚀造成的。图3焊缝中剖

8、面内表面裂纹形态裂纹皆由炉管焊缝内壁表面起裂，并沿着炉管5裂纹的断口观察和分析半径方向，由炉管内壁表面向外壁扩展。其扩展深1Cr5Mo弯管焊缝裂纹开启后的断口形貌见度肉眼观察已近炉管一半壁厚，而实际上更细微的图6。裂纹长度要比肉眼看到的长得多。在高倍放大镜下观察，便可看到内表面裂纹起裂处存在着腐蚀坑，裂纹的分叉存在于裂纹的枝干上和裂纹的尖端处，见图4。图61COSMo炉管裂纹剖面形态断口全部呈沿晶状