二氧化碳壓縮機不銹鋼冷卻器破裂(SCC)事故
【事故概況、經(jīng)過(guò)】
??????? 某廠(chǎng)二氧化碳壓縮機一段、二段及三段中間冷卻器,采用304L型不銹鋼制造,在投產(chǎn)1年半后,相繼發(fā)生泄漏;到2年半時(shí),泄漏很?chē)乐?,不得不全部更換。經(jīng)檢查,裂紋主要發(fā)生在高溫端水側管子與管板結合部位,屬應力腐蝕破裂。
【事故原因分析】
???????? (1)所使用的冷卻水盡管氯化物含量很低(該廠(chǎng)使用的冷卻水中,氯化物只有0.002%~0.004%),但據統計,奧氏體不銹鋼設備在氯化物含量<0.005%的使用環(huán)境中,發(fā)生應力腐蝕破裂事故最為常見(jiàn)。
??????????? 對管殼式熱交換器,殼程走水中的氯化物會(huì )主要在高溫端(工藝介質(zhì)進(jìn)口)管子與管板連接部位(管頭)濃縮富集,發(fā)生應力腐蝕破裂。
??????????? 氯化物濃縮富集的原因有:
??????????? ①管子與管板的連接一般采用先脹后焊的脹接工藝,在脹管深度小于管板厚度時(shí),便形成縫隙區,從而造成縫隙內氯化物遷移困難形成鹽垢,氯離子濃度大大提高;
??????????? ②CO2進(jìn)口溫度為260 ℃,進(jìn)入的冷卻水劇烈汽化,造成氯化物濃縮,在縫隙區富集形成鹽垢。
對立式交換器而言,由于出水管位置低于管板,管子不能完全被淹沒(méi)而存在氣、液界面,水的沸騰汽化造成氯化物的濃縮富集而形成鹽垢。
??????????? 經(jīng)檢測:CO2冷卻器開(kāi)裂管的縫隙內,外側 Cl- 含量高達0.8%以上,內側達7%以上。
????????? (2)管頭存在應力。
??????????? 管頭存在脹管時(shí)產(chǎn)生的殘余應力、管束振動(dòng)的應力、管壁內外溫差產(chǎn)生的熱應力(均以管頭部位最大),這與高溫端管頭部位發(fā)生SCC相一致。
【對策措施】
???????? (1)采用深孔密封焊等方法,改進(jìn)管子和管板的連接結構,以消除縫隙。
???????? (2)對立式熱交換器,提高殼程水位,使之不形成氣、液界面。
???????? (3)管板采用不銹鋼 - 碳鋼復合板(碳鋼在水側,作為犧牲陽(yáng)極,對不銹鋼管頭起到陰極保護作用)。
???????? (4)此外還可采取在水中加緩蝕劑、管頭加隔熱套管來(lái)減少內外壁溫差,防止氯化物濃縮等方法。
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