本文結(jié)合加氫裝置冷卻觀察嚴重腐蝕和泄漏的實際工程情況，分析研究腐蝕機理，重新選擇換熱管材料，目前工況采用雙相不銹鋼。本文重點介紹雙相鋼換熱管的材料選擇和焊接工藝。
雙相不銹鋼是由奧氏體和鐵素體兩種金相組織組成的中間合金不銹鋼，鐵素體和奧氏體各占50%左右，一般少相含量應達到不銹鋼的30%以上。雙相不銹鋼與鐵素體相比，兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，因此具有較高的塑性和韌性，無室溫脆性，大大提高了抗晶間腐蝕性能和焊接性能，而鐵素體不銹鋼則具有這些特點。在475時脆，具有高導熱性和超塑性。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼具有更高的強度和顯著提高的抗晶間腐蝕和氯化物應力腐蝕的能力。這些性能特點使它們廣泛應用于石油化工行業(yè)，尤其是存在氯化物和硫化物等強腐蝕性介質(zhì)的地方。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼顯示出優(yōu)異的抗應力性。腐蝕開裂能力。本文詳細研究了加氫設備使用冷卻器時換熱管局部腐蝕和內(nèi)漏頻繁發(fā)生的情況，重新選擇和更換雙相不銹鋼管。有助于工程領域更合理地使用雙相不銹鋼換熱管。
1 原換熱管腐蝕情況
冷水機組結(jié)構(gòu)為鉤環(huán)式浮頭換熱器，其原材料、設計參數(shù)和工藝參數(shù)見表1和表2。
1.1 腐蝕條件
2009年冷卻器A/B使用后，2014年和2015年冷卻器A泄漏3次。 2015年維修期間，更換了冷卻器A的管道，由于嚴重腐蝕，該管道已運行不到2年。 2017年4月再次發(fā)生內(nèi)漏，關停39條管道，而Cooler B在2015年和2017年有兩次內(nèi)漏，尤其是2017年，有23條管道被堵塞。年底冷卻器B又內(nèi)部泄漏了。冷卻器A/B換熱管束渦流試驗表明，換熱管束腐蝕變薄非常嚴重，出現(xiàn)后短時間內(nèi)仍出現(xiàn)換熱器。隨著換熱器運行時間的增加，腐蝕泄漏的風險和內(nèi)部泄漏的頻率增加。大量換熱器切換檢修，給機組安全可靠運行帶來隱患，汽油、氫氣、硫化氫等介質(zhì)泄漏到管側(cè)循環(huán)水中造成嚴重污染。循環(huán)水系統(tǒng)COD嚴重超標。換熱管束外表面宏觀腐蝕情況見圖1和圖2。
1.2 腐蝕機理分析
在正常運行條件下，換熱管受軸向壓應力，而不是拉應力，不存在應力腐蝕情況。這與現(xiàn)場檢查一致。換熱管焊縫處發(fā)生泄漏。和管板。管板與換熱管的焊縫受壓應力和縫隙腐蝕，產(chǎn)生應力腐蝕。冷水機組的殼程介質(zhì)含有H2O和H2S。對于水和硫，操作溫度120，如果硫化物不分解，就會發(fā)生難以控制的H 2 SH 2 O型腐蝕，包括全面腐蝕和各種腐蝕裂紋。碳鋼換熱管已不能滿足。目前的工作條件。
2 重新選擇冷卻器換熱管
2.1 材料選擇
考慮到殼程介質(zhì)的濕硫化氫腐蝕后，奧氏體不銹鋼可以代替碳鋼滿足殼程腐蝕條件。根據(jù)2016-2017年冷卻器管側(cè)循環(huán)水檢測數(shù)據(jù)，循環(huán)水中氯離子含量最高為246.6mg/L，平均為167.4mg/L。氯離子環(huán)境下奧氏體不銹鋼腐蝕的可靠參考有嚴格規(guī)定，氯離子含量必須小于25ppm。否則會發(fā)生應力腐蝕、氣孔和晶間腐蝕。如果奧氏體不銹鋼不能滿足高濃度的氯離子含量，可以考慮幾種合理的方法來解決。 (1)在工藝條件允許的情況下，控制循環(huán)水的氯離子含量。 (2) 如果工藝條件允許，添加適當?shù)木徫g劑。 (3)選擇非金屬材料或襯里材料。 (4)選擇合理的其他不銹鋼材料。表3顯示了不銹鋼材料在含氯化物介質(zhì)中的應用范圍。
本次冷卻器改造，從經(jīng)濟性和材料的抗應力腐蝕開裂性考慮，選用雙相不銹鋼換熱管S2205解決腐蝕問題。
2.2 雙相鋼焊接要求
由于壓力容器的設計不允許雙相不銹鋼和碳鋼之間有不同的金屬焊接接頭，在這種變體中，管板也必須用雙相不銹鋼焊接。參照GB/T 151-2014 《熱交換器》及相關文件，確定了兩相鋼換熱管和表面處理兩相鋼管板焊接合理的焊接工藝。以下是重點：
(1)管板表面焊接和換熱管與管板焊接前，必須按照NB/T 47014-2011進行焊接工藝認證。焊接工藝認證的內(nèi)容還包括顯微斷面檢查、硬度測量和鐵素體含量。決心。測量部分應包括焊縫、熱影響區(qū)和母材。顯示結(jié)構(gòu)應為兩相平衡結(jié)構(gòu)，無有害晶界析出或二次相。鐵素體含量應控制在35%65%范圍內(nèi)。對截面進行10kg維氏硬度試驗，測試點應分別分布在截面中心線、距內(nèi)表面2mm處的熱影響區(qū)和熔合區(qū)，其最大允許硬度值應為320HV10。
(2)過渡層電極：E309MoL和多層電極E2209用于管板雙層表面電極。表面焊接前需表面處理的管板表面必須進行100%磁粉檢測并認證為I級。管板在堆焊過渡層前必須進行預熱，預熱溫度必須由制造廠根據(jù)合格焊接工藝的資質(zhì)確定。過渡層表面處理完成后，面層表面必須進行100%PT檢測，I級認證。管板過渡層表面焊接完成并合格，管板與其他零件（換熱管除外）組裝并進行去應力熱處理，將表面層焊接到表面并緩慢冷卻，那么100% UT 和PT 你需要做一個檢查。無損檢測按NB/T47013.3至5-2015進行。密封面應在表面處理后進行處理。
(3)雙鋼不銹鋼換熱管進行晶間織構(gòu)試驗和氯離子應力腐蝕開裂試驗，晶間腐蝕試驗按GB/T 21433-2008 《不銹鋼壓力容器晶間腐蝕敏感性檢驗》的要求進行。檢驗方法必須符合GB/T 21433-2008 《金屬和合金的腐蝕不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》。執(zhí)行/T 4334-2008 《不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應力腐蝕試驗方法》的方法E，不產(chǎn)生晶間腐蝕裂紋作為合格指標。進行氯離子應力腐蝕開裂試驗。根據(jù)YB/T5362-2006 0103010。雙相鋼換熱管所用的焊接材料必須與雙相鋼相同，鋼質(zhì)換熱管采用相同的試驗方法。
(4)換熱管與管板采用強度焊接和糊脹連接。換熱管壓扁后，應按YB/T 5362-2006進行氯離子應力腐蝕試驗。強度焊接完成并檢驗合格后，向殼程通入0.030.05MPa的空氣或氮氣進行氣密性試驗，試驗合格后進行膨脹。
(5)換熱管與管板焊接需要兩層焊接，第一層焊接完成后，按NB/T 47013.5-2015進行PT檢驗，一級為合格。焊接第二層，再次進行PT檢查，獲得第一級認證。總之，對于雙相不銹鋼的焊接，正確選擇焊材、焊接方法、坡口等參數(shù)，并兼顧焊接效率，才能保證結(jié)構(gòu)的可靠性和性能。焊縫。
3 結(jié)論
近年來，國內(nèi)技術(shù)在雙相鋼的基礎研究、新材料開發(fā)、制造工藝、應用實踐和使用經(jīng)驗等方面發(fā)展較為完善，雙相鋼的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量基本相同。與國外同類產(chǎn)品相比，應用領域越來越廣，進一步推動了雙相鋼應用技術(shù)的發(fā)展。本文通過對水熱冷卻器換熱管腐蝕和材料變化的介紹和研究，為雙相鋼技術(shù)的設計提供參考。