（中石化河南油田分公司采油二厂 473000）
摘要：油田专用湿蒸汽发生器在日常使用过程中，屡有发生因炉管腐蚀引起的爆管事故，严重影响了油田重油热采效率与质量。本文就油田专用湿蒸汽发生器的基本结构及工作原理进行简单概述，在此基础上就炉管爆管原因进行系统分析，旨在为湿蒸汽发生器的制造工艺及日常使用提供参考建议。
关键词：油田专用；湿蒸汽发生器；炉管爆管；原因分析
一、油田专用湿蒸汽发生器概述
1、油田专用湿蒸汽发生器简介
蒸汽采用可谓我国油田开采的主要采集方式，油田专用湿蒸汽发生器作为油田热采重要设备，在当前采油工作中占据举足轻重的位置。20G及15CrMo是目前油田专用湿蒸汽发生器的常用牌号，湿蒸汽发生器在日常使用过程中需要严格遵循YB(T)32及GB5310的标准规约。
2、油田专用湿蒸汽发生器基本结构
油田专用湿蒸汽发生器由本体设备及辅助设备两大模块组成，其中本体设备涵盖燃烧系统、汽水循环、炉衬炉壳三部分；辅助设备涵盖电气元件、汽水循环、供水设备、附加元件等部件。
3、油田专用湿蒸汽发生器工作原理
为了避免系统对流区域出现低温腐蚀，需要将单位体积的水注入开采器预热模块，以便确保给水温升高到相应温度。经过预热处理的水流经对流区域时能够将40%的热量分担到系统中，当对流区域水流温度升高后会再次返回预热器，待水温下降后流入辐射区域，并释放60%的热量以便确保系统温度达到规定的饱和温度。此时湿度为20%的饱和蒸汽借助系统分离器输入注汽通道，同时确保油田重油热采工作的顺利进行。
图1 湿蒸汽发生器工作原理示意图
二、油田专用湿蒸汽发生器炉管爆管原因
油田专用湿蒸汽发生器炉管指的是对流区域炉管与辐射区域炉管，这两大炉管属于单路直管结构，并呈现水平往复的排列状态。通过检验分析可知，造成炉管爆管的原因很多，大致可以分为如下几种：
1、炉管材质不良存在缺陷
专用的高压无缝钢管可谓制造油田专用湿蒸汽发生器炉管结构的最优材料，该专用材料具有较好的高温性能，优良的晶粒性能，内外管壁均完成脱碳处理，因此其冲击值能符合相关规定要求。在对这种高压无缝光管进行材料选购的时候需要进行严格的质量抽查，确保选购材料没有裂纹、白点等瑕疵，同时要求供货方在发货前进行全套无损探伤检查。当材料运输到湿蒸汽发生器制造工厂时，还需要进行复检工作，避免出现不同批号的无缝管材混用的情况。若出现以低廉材料代替优质材料的情况，势必会导致无缝炉管的焊接性大幅降低，而耐热性、坚韧性及强度都会受到不同程度的影响。若没有对应的损伤勘探系统，就无法对管材表面是否存在白点、裂纹、气泡等缺陷进行准确判断，因此无法保证发生器的使用安全及工作稳定。
2、燃烧器角度调整不合理
由于湿蒸汽发生器大多以原油作为供能燃料，因此具有发热量大、燃烧效率高的特点。若发生器的燃烧角度因调整不当存在偏心现象时，就会造成炉管某一区域出现集中储热的情况，进而导致炉管材质持续受热、强度降低，严重时炉管表面甚至会出现鼓包问题。研究发现这种因异常受热引发的金属材质变形区域若是受到＞800℃的高温侵袭，势必会引起脱碳反应，同时严重影响钢材的强度、硬度及疲劳度。塑性下降的钢材其脆性随之增加，一旦遇到炉管鼓包变形问题，若不及时采取有效措施极易出现炉管爆炸事故。
3、因腐蚀导致发生器减薄
湿蒸汽发生器通常在17MPa的压力下工作，在高温、高压的双重作用下，其炉管管壁需要承担较大的热量传导工作。湿蒸汽发生器内部水分避免不了的会混有很多微量杂质，这些杂质在炉管焊接处经过长时间的积累浓缩，会导致炉管内壁出现结垢，进而诱导腐蚀问题的发生。导致炉管腐蚀现象的原因很多，大致可以分为酸腐蚀、碱腐蚀、氧腐蚀三大类，具体的腐蚀原理见表1。
表1 炉管腐蚀现象发生机理
4、发生器水火调配不当
为了确保湿蒸汽发生器的安全、稳定运行，研究人员将自动控制系统融入其中，不仅能够降低操作者工作难度及强度，同时还配备了自动点火程序，自动控制系统可以根据实际运行需求对给水量、燃料量及鼓风量进行智能调试，以便确保发生器发挥应有功能。通过调查发现，少部分采油公司仍使用手动点火的调试程序，非常容易出现调试参数不合理的问题，若水火比例调配不当，非常容易出现辐射区域金属内壁受热过高出现热疲劳问题，若长期存在这种不良现象，势必会导致炉管性能受到破坏，诱发爆管事故。
5、违反操作流程停启炉
油田专用湿蒸汽发生器的点火流程如图2（a）所示，当主火焰被点燃后需要改为小火状态，直到确定各模块运行状态趋于正常后，才将点火模式更改为自动管理模式。发生器的停炉流程见图2（b）所示，当点火模块关闭后，需要确保风机、水泵继续运行一段时间，以便于确保发生器处于缓慢冷却状态，通常经过4~5h的风机水泵冷却后，才能进行自然通风处理。此外还应确保发生器的出口流质逐渐冷却并全部排放出去，当接收到停炉通知后才能进行关闭电源操作，以免因系统模块温度不均导致炉管受到破坏，进而诱发焊口开裂、爆炸事故。
图2 发生器停启炉流程
三、结语
湿蒸汽发生器在油田采油工作中占据重要位置，随着我国采油行业的不断发展，湿蒸汽发生器的使用范围及频率也呈现逐年升高的趋势。在日常使用过程中常常会遇到因炉管腐蚀引发的爆管事故，因此对炉管爆管原因进行系统分析与整理，有助于推动我国油田重油热采工作发展。
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作者简介：姓名：张钦2.男3.1984.07.12??4.河南南阳?5.本科6.机械动力7.要评助理工程师8.中石化河南油田分公司采油二厂注汽工程部注汽一队
论文作者:张钦
论文发表刊物:《科技研究》2018年11期
论文发表时间:2019/1/24
标签：炉管论文; 发生器论文; 蒸汽论文; 油田论文; 区域论文; 原因论文; 工作论文; 《科技研究》2018年11期论文;