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1、安全分析 一分加热器早期泄漏原因分析 何世恒!， 姚小静!， 王芳“， 肖宏川!， 程英惠! （!# 山东省特种设备检验研究院， 山东 济南“$%!,“/!， ?#“/“， :3!9 2(“/ * 5*.#“!， 26= 8,“/ * *.,! （!#./012314 516789:;31 012 :8 3? .789;0 AB;7C81:， D;101 “$%!10； “#./012314 F0G3= 012 H390:;31 3? 89/1;90 E3848， D;101 “$%“， E/;10） !A1:8=9/0148= 0:810:;14，G33C;14，G8;14 6:0H82，8
2、0I;14 J8=8 ?312 :/=34/ 01K 0LM;14 :/8 60C78 6 9/8C;90 ;14=82;81:，C8:034=07/;9 6:=9:=8，C806=;14 :/;9I1866，:/8 286:=9:;31 6/078 3? 9/8C;90 ;14=82;81: 3? :/8 93=36;31 ?33=，;16789:;14 :/8 673: :3 :/8 ?0;=8 /80: ;1:8=9/0148=，;16789:;14 :/8 6=?098 286:=9:;31 3? :/8 /80: ;1:8=9/0148 6 ;1:8=;3= GL 812369378
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4、“%+ 年 ! 月中旬开工后， 不到半个月的时间， 就因换热器泄漏 而停工进行堵漏处理。至 “%$ 年 P 月更换， 在半年 多的时间里， 前后因换热器泄漏而停工七、 八次之 多， 为查清泄漏原因， 对该换热器进行现场观察并取 样分析。 该换热器是一台材料为 %E=!-Q;!+R3“、 直径 ,% CC 的膨胀节的圆形管板换热器。其原理图如 图 ! 所示。从管板堵管的痕迹可以看出， 有 ! 根管 进行了堵漏处理 （见图 “） 。对于 ! 根管中两端焊 死的判漏管， 取 “)+# “$! 薄管内附着物化学成分能谱分析见表 !。对薄 管内层附着物经能谱和衍射仪分析， 附着物为无味 “#!$%和 “
5、#&!$(的混合物。 表 ! 未漏管内沉淀物化学成分分析结果 元素 重量 （)） 原子 （)） 误差 修正 修正 因子 序数 修正 原子 修正 荧光 修正 “#*!+*%,*+,-.+(*/+/.,/+././+-/+. &(+/0(+%/+-.+-1(.+*,/+./.+-1( 23!+0(0+.*%+,(!+%1%.+-(,%+/1%.+* 45.+%,.+-%0+%!/+1*/.+-(.!+!*+* （0） 厚、 薄管内表面形貌 （扫描电镜） 薄管内表面的扫描电镜图如图 /. （6） 所示， 附 着物 （氧化膜） 质密， 但有脱落； 厚管内表面的扫描电 镜图见如图 /. （7） 所示，
6、附着物 （氧化膜） 较疏松。 （6） 薄管 （7） 厚管 图 /.已漏管扫描电镜检查结果 （1） 管内垢层化学成分 管内垢层最表面层化学成分见表 %， 与管壁相 接层化学成分见表 (， 最表面层和中间夹层所含元 素大致相同， 都是 “#、 &、 45， 只是靠近管壁的垢中含 的 &、 45 更高些。 表 % 垢层最表面层化学成分 元素 重量 （)） 原子 （)） 误差 修正 修正 因子 序数 修正 原子 修正 荧光 修正 “#*0+,0*!+-1.+(-/+./%/+./+!/+. 45%+%/1+%,/+-0/+101.+-(.!+!%*.+*, &.+,%.+,-%+,(.+-(0.+*,
7、*/+./!.+-( 表 ( 管壁相接层化学成分 元素 重量 （)） 原子 （)） 误差 修正 修正 因子 序数 修正 原子 修正 荧光 修正 “#*.+%0,(+1,.+1!/+.!*/+.!/+-/+. 451+00/!+!./+01/+1%/.+-(*!+/,/.+* &%+/.%+/!+01.+-*/+./+./%.+-1* %泄漏原因分析 %+/炸裂原因分析 从一根取样的变扁管与内窥镜探伤管的分析研 究， 发现有的管子存在变薄 （ 8 .+% 99） 和炸裂现 象， 但二者并不矛盾。因为无法知晓管子变扁和炸 裂的顺序， 因此可以认为变薄的管子， 在每次开停工 时， 若壳程先升压， 则
8、很薄的管子尚未泄漏时在外压 力的情况下变扁， 而炸裂的管子可能是壳程进气口 和管程出口关闭， 因换热器内外压差延长， 从而导致 其炸裂。 %+!减薄泄漏原因分析 在对换热管的解剖中可以发现管子的厚度变化 很大。节流孔堵死的管子无明显变薄且垢层也不是 很明显。显然， 虽然化学成分和金相组织均无明显 差别， 但内壁腐蚀差别非常大。文献 / 中的分析， 对于这次事故分析有很大的参考价值， 也就是说认 为节流环或者换热管与管板之间的焊缝裂纹是引发 事故的主要原因。因此也不排除管子和管板之间的 裂纹和节流环与管子之间的裂纹。因为从底部补焊 的焊缝面积大小无法排除以上疑问， 见图 /。 因为， 如果只是单
9、纯因为管子泄漏， 那么将节流 孔焊死即可， 没必要焊如此大的面积。并且抽样管 中的另外两根管子显然已经判漏， 但水压试验并没 有泄漏现象， 作者认为可能是由于检验员误判或者 是因为管子与管板之间发生泄漏， 但流速无明显变 化， 因此管内壁的冲刷不明显， 而内壁明显减薄是由 于节流环与换热管之间裂纹泄漏， 也可能是节流孔 00 第 !( 卷第 / 期压力容器第 /-. 期 扩大严重 （见图 !“） ， 使管子中的流速增大， 从工艺 流程和内窥镜照片可以看出， 自下而上 “ # 左右处 为汽化段， 此处由于流速增大， 腐蚀层不断地被冲 刷， 故无垢层。 图 !焊死管与管板焊接面积示意 图 !“已漏
10、管厚薄不均示意 $解决措施 （!） 降低单位处理量， 从工艺上防止贫氧腐蚀的 发生。 （“） 改变换热器与管板焊接接头形式， 将不留管 头的焊接方式改为采用氩弧焊焊接， 并对换热管采 用先胀后焊， 即氩弧焊先自熔 （不填焊丝） 再填加焊 丝焊一遍即可。如图 !% 所示。 （%） 增加节流环的长度到 $& #， 并带一定的锥 度， 大端应有换热管， 是实际内孔&$倍的过盈量， 小端应小于 &! #， 便于节流环打入， 并与下管端 平齐， 再用氩弧焊焊接一遍。依据以往化肥系统换 热管堵管的经验， 这样不会再产生泄漏现象。因为 此焊接方式属于过盈配合， 于是在管子与管板间产 生很大压应力， 这样节流
11、环与管壁的很大贴合力可 保证不再发生泄漏。 图 !%改进的焊接接头形式 (结论 （!）选择合理单位处理量， 避免超负荷生产， 防 止贫氧腐蚀是提高设备使用寿命的首要条件； （“）保证 &)*!+,-!$./“ 材料的 )*、 ,- 含量的 上限值是保证该材料在尿素装置中使用的最经济条 件； （%） 采用下端管板与换热管的焊接接头形式， 从 而保留管头的氩弧焊及加长截流患并留锥度过盈 量， 将节流环打入的方式是防止泄露最可靠的措施。 参考文献： ! 梅奇， 徐朗， 朱仁清， 等 0一分加热器早期泄漏失效分析 1 0四川化工与腐蚀控制， “&%， 2 （!） 收稿日期： “&2 3 &4 3 !&修稿日期： “&2 3 !& 3 “+ 作者简介： 何世恒， 主要从事锅炉压力容器检验评价研究， 通 讯地址： 山东省济南市山大路 5 ! “ “ “ “ # # # # 号。 欢迎订阅欢迎投稿欢迎刊登广告 2( )678一分加热器早期泄漏原因分析7/9“$0,/! “&+