钛钢复合板设备泄漏原因分析.pdf

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1、第54卷第3期2017年6月化工设备与管道PROCESSEQUIPMENT&PIPINGVbl．54No．3Jun．2017钛钢复合板设备泄漏原因分析张湖曦(中石化上海工程有限公司，上海200120)摘要：某装置中有一台钛钢复合板设备发生泄漏，根据现场氨检漏和表面检测情况，发现包括设备筒体复层与塔盘支撑圈焊接部位在内的多处焊缝有裂纹。针对钛材自身的化学特性，从裂纹分布情况和产生原因展开研究和分析，并提出今后类似钛制设备在设计及制造过程中相关的预防措施。关键词：钛钢复合板；泄漏：裂纹；检验中图分类号：TQ050．9文献标识码：A文章编号：100

2、9．328l(2017)03—0040．0041概述某装置有一台西3200mm的钛一钢复合板式塔器，采用浮阀单溢流结构，设备主要技术参数见表1。设备在开车运行数小时后即发现塔体上部检漏孑L有酸性气体漏出，发生泄漏事故。装置停车后对设备进行检测，发现多处裂纹。经检测合格后开车运行，约4个月后再次发生泄漏，停车后经检测发现，设备顶部焊缝盖板有裂纹。本文针对钛制设备的多次泄漏原因展开技术分析，为今后避免同类钛制设备的安全运行提供帮助和指导。表1技术参数1'ablclDeSi驴da衄2检测情况分析2．1第一次裂纹情况设备经吹扫后，在现场实施了氨检漏检

3、测及100％PT检测，发现设备泄漏源位于塔盘支撑圈与设备筒体纵焊缝的钛盖板处，裂纹长度约30mm，平行于支撑罔与钛盖板角焊缝的上部，处于焊接热影响区内，如图1所示。另外，检测后还发现设备主要存在问题有：(1)所有塔盘支撑圈的对接接头两侧均未实施焊前开坡口，焊缝全部开裂，见图2。(2)塔盘支撑圈与简体焊缝的钛盖板焊接处出现裂纹24处，裂纹长度不等。(3)塔盘支撑圈与筒体焊接的角焊缝发现56处裂纹。(4)简体环焊缝盖板与简体的连接角焊缝处发现2处裂纹。(5)支撑牛腿筋板与筒体焊接的角焊缝处有多处裂纹等。图1泄漏源示意图Fig．1Thegrapho

4、fleaksource收稿日期：2叭7—04—25作者简介：张湖曦(1984一)，女，江苏江阴人，工程师。主要从事石油化工设备设计工作。2017年6月张湖曦．钛钢复合板设备泄漏原因分析41图2支撑圈的对接接头形貌Fig．2Themo甲hologyforbuttjointsofsupportingring对于以上焊缝缺陷进行了焊接返修，返修结束经表面检测合格后实施了热气循环试验处理。热气循环试验结束之后，再次对塔进行了100％表面PT检测，发现表面裂纹有：(1)上层部分塔盘的支撑圈与简体的焊缝熔合区或热影响区有多处或多段裂纹。(2)塔釜处部分塔

5、盘支撑圈与筒体的焊缝熔合区或热影响区出现整圈的焊接缺陷。图3设备顶部焊缝盖板处裂纹Fig．3Thecrackofweldcoverplateonmetopofmeequipment2．2第二次裂纹情况设备经全面检修并检测合格后，开车运行。数月后，再次发生泄漏。此次泄漏主裂纹位于设备顶部焊缝盖板处。裂纹主要分布于盖板折边处。将开裂盖板裂纹附近取样至相关检测部门进行金相分析(图4)。从金相组织分析可以看到：主裂纹主要以沿晶形式扩展开裂，在主裂纹附近存在着少量微裂纹，微裂纹也具有明显的沿晶开裂特征。在盖板折边变形处有大量孪晶；部分未开裂位置也可见晶

6、界弱化现象。2．3裂纹原因分析本设备的主体材质为TA2+Q345R，内件材质为钛材。钛是高活性元素，在一定温度下能与氧、氮、黼黼熬斓潮黼潲b5¨Lllll裂?之附￡生≯斜j"Ⅳr图4裂纹附近金相图F唔4Metallogr印hicstmcturearoundthecrack氢等气体元素及一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽和许多挥发性有机物的气态化合物发生反应[1】。从设备的裂纹位置和焊缝情况来看，产生裂纹的原因主要有以下几个：(1)未焊透。从现场支撑圈对接焊缝的坡口形式以及将支撑圈从简体上剥离后(如图5)发现，支撑圈的对接接头以及支撑圈与简体的焊缝部位

7、均存在严重的未焊透缺陷。设备在运行过程中，塔盘支撑圈存在着上下交变波动，在环向角焊缝根部产生了交变附加应力，导致裂纹的产生及扩展。图5支撑圈与筒体的焊接接头形貌Fig．5Mo叩hologyoftheweldedjointofthesupportringandshell(2)焊接环境因素的影响。保证钛材的焊接质量需要一个洁净的环境，粉尘、铁锈、水气等都是钛材焊接接头产生质量问题的因素。粉尘、铁锈等会引起焊接接头的开裂；水汽在焊接高温中产生氢，融入焊缝，使焊缝产生气孑L、微裂纹、氢脆等危害，使钛材产生延迟裂纹。从设备的第二次裂纹情况分析化工设备与

8、管道第54卷第3期来看：焊缝上盖板处断口沿晶开裂，断口较为光亮，有少量撕裂棱；设备塔顶属于还原性酸环境，可能存在着析氢；盖板的折弯处存在着一定量的变形，存在残余应力