E2202锅炉给水预热器腐蚀失效原因分析及改进.pdf

廨 炼油厂使用的E 2 2 0 2 锅炉给水 预热器，在装置检修时，发现管箱 壳体及下端接管存在严重的腐蚀 壁厚减薄 问题 ，因此决定对该设 备的腐蚀原因进行分析 ，要求在 尽量保证原设备外部连接安装尺 寸的基础上 ，针对腐蚀问题进行 结构优化设计。本文分析了E 2 2 0 2 锅炉给水预热器腐蚀失效产生 的 原 因及 采 取的改 进措施 。 1 设计参数及用户要求 该 台预热器 如图 1 。 E 2 2 0 2 锅炉给水预热器工作参 数见表 1 。 用 户要求 ： ( 1 ) 对管箱各件进行测厚和检 测 ； ( 2) 分析原 E 2 2 0 2 锅炉给水预 热器严重腐蚀产生原因； ( 3) 根据分析计算结果，对原 设备管箱进行改进设计。 2 腐蚀的原 因分析 经过对该台设备 原设计 的参 数进行分析 ，结合该台设备管箱 腐蚀情况 ，分析有以下原 因造成 腐蚀 ： ( 1 ) 该台设备系改造设备 ，换 热管材质采用0 C r l S N i l O T i ， 管箱壳 体材质为 1 5 C r M o R，管箱下接管材 质为 1 5 C r Mo 。管箱 壳体原设 备厚 3 8 m m，管箱下接管厚 1 0 ra m，腐蚀 后的测厚结果是：管箱壳体接近下 端出口接管处，壁厚减薄明显，最 E 2 2 0 2 锅炉给水预热器腐蚀 王成勇 卢恩忠宋买官 刘 岩 ( 中国石 油辽阳石油化纤公 司机械厂辽宁辽阳1 1 1 0 0 0) 【 摘 要 】对E 2 2 0 2锅炉给水预热器管箱腐蚀失效原因进行了分析 ，通 过采 用综合 改进措 施保证 了设 备 的正 常运 转 。 【 关键词 】预热器腐蚀失效冲蚀 壳 程 管程 工 作压力 M P a 4 ． 6 2 ． 8 设 计压 力 M P a 5 3 ． 0 8 设 计温度℃ 2 7 5 4 0 0 工 作介质 水 汽 中变 气 腐 蚀裕 度 mm 1 ． 5 1 ． 5 程 数 1 2 换 热面积n l 3 5 5 小厚度为 1 5 ． 5 ra m。出口接管在距管 箱壳体约9 0 m m处，靠近管板侧腐 王成勇 ( 1 9 7 3 一) 女，工程师，从事压力容器设计工作。 5 6 J 石 油 和 化 工 设 备 20o9．。。 V l } ^ 鎏 《曩 蚀最严重，最小厚度为4 ． 2 ram，其 对侧管壁最小厚度为 8 ． 3 ra m。其腐 蚀后接管测厚结果如图2所示 。 考虑到上接管及管箱筒体 的 上部 壁厚没有较 大幅度 的减薄 ， 说 明即便该台设备管箱在使用中 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 发生的质量下降 ，是气穴作用与 介质的腐蚀二者综合作用所造成 的 ，也可以肯定冲蚀是首要原因。 ( 2) 该设备为2管程，3 6 1 根 2 52 ． 5 U型换热管，其单程横 截面积 为 ： S ． =3 61 X 1 T0 ． 01 2 = 0 ． I 1 3 4 m 管箱下接管尺寸为 3 2 5 l 0 ，其横截面积为： S 2 =盯 X ( 0 ． 3 0 5 ／ 2) = 0 ． 0 7 3 m 由于 接 管通 道 的截 面 积 比换 热管 的截 面 积 相对 要 小 ，造 成 流 速过快 ，流体动力强度过高。 ( 3 )接管的目视检查表明：内 表面非常干净 ，但布满了麻点。干 净 、布满麻点而又被严重侵蚀的 表面，是受气穴损伤的特征。在这 种情况下 ，气穴损伤 可能是 由于 介质 由换热管 中流出时 ，形成湍 流状态造成的。其腐蚀表面如图 3 所示 。 3 采取的对策分析 ( 1 ) 采用弹性体涂层 ：柔软性 高的材料 ( 如 弹性体 ) 都抗冲蚀 ， 尤其是在流体动力强度低的时候 。 在某些装置流体动力强度低的区 域 ，覆上一层柔性材料后，都能成 功的抵抗冲蚀作用。 柔性涂层 ( 尤其是橡胶 )的明 显缺点 ，就是它很难胶合在某些 金 属 和 形状 复 杂 的 零 件上 ，并 且 在 另 一种 低 强 度 环 境 中遇 到 暂 时 的高强度流体动力 时，涂层 容易 损坏 。强的气穴作用有时会把相 当薄 的一层橡胶 与基体材料 之间 的结合状态破坏掉 。 ( 2 ) 使用抗冲蚀的金属：既要 显著降低流体动力强度 ，又不严 重影响性 能是不可能的。在这种 情况下 ，使用抗冲蚀的金属 可能 是解决液体冲蚀 问题 的唯一现实 方法 。 ( 3)降低流体动力强度 ：在承 受液体冲击 的装置 中，可以采用 减少气体蒸汽 中的液滴 数量或尺 寸 ，降低流动速度或两者兼施的 方法 降低流体动力强度 。在受气 穴作用 的装置 中，利用增加流程 曲率半径或者消除表 面缺陷的方 法 ，就 可 简便 地 减 少 流 体动 力 强 度。这两种方法均可显著 降低气 穴作 用的或然率。加大通道 的横 截面也会 降低流速 ，从 而减小气 穴作用的强度。 4 E 2 2 0 2 锅炉 给水预热器管 箱 的改进措施 依据上述 E 2 2 0 2 锅炉给水预热 器管箱的腐蚀失效分析 ，对本设 备的改进如下 ： ( I ) 管箱壳体及下接管材料采 用 0 C r l 8 N i 1 0 T i ，由于钢中加入了 镍 、铬等防腐蚀的合金元素 ，具有 好 的化学稳定性 ，能防止水 、空 气 、酸碱盐类的侵蚀，适合于本设 备的使用条件。 ( 2) 在出口接管位置安放防冲 板，通过缓冲作用 ，降低汽泡 的破 灭压力 。如 图 4所示 。 ( 3)管箱下接管尺寸选为 4 0 2 X 1 0 ，其横截 面积 为 ： S 3 =1 T x( 0 ． 3 8 2 ／ 2 ) = 0 ． 1 1 4 6 m 由于接管通道的截 面积接近 换热 管单 程 的截 面 积 ，流 速变 小 ， l 女 l i 豳 l 露 l翼 流体动力强度降低 ，从而减小了 气穴作用的强度。 5总结 本文针对 E 2 2 0 2 锅炉给水预热 器管箱 的腐蚀失效现象 ，对失效 原因 、腐蚀情况等内容进行 了分 析。在采取更换材质 、使用 防冲 板 、改变出 口接管尺寸等措施后， 解决 了该 换热 器管 箱 的腐蚀 问题 ， 目前 该 设 备 已运 行 近 半 年 ，管 箱 经测厚检验 ，未出现腐蚀情况，改 进效果良好。回E = l ⋯ 廖景娱． 金属构件失效分析【 M】 【 2 】 孙家孔． 石油化工装置设备腐蚀与防护手册【 M】 2 0 。 。 ．。 。．石油和化工设备i 57 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m