摘 要：柴油加氢装置在使用过程中经常会出现换热器出口的管线出现泄漏，直接影响到了设备使用的安全性和稳定性。基于此，本文重点针对柴油加氢装置换热器出口管线产生失效的具体原因进行了分析和研究，并且提出了相应的处理方法来加以解决，有效提高柴油加氢装置的工作安全。
关键词：柴油加氢；换热器；管线失效
针对我国某石油化工单位柴油加氢装置的换热器出口处出现了管线泄漏问题，这一问题的产生影响到了整个加氢装置的正常工作和运行，同时也存在一定的安全隐患。通过相关工作人员到现场调查和分析，发现了该管道的焊缝和管道母材区域都出现了不同程度的裂纹问题。由于大量裂纹问题的产生，造成了出口管线出现泄漏，因此必须要对管线失效的具体原因进行查明，并且提出针对性的解决措施来加以解决。
1.理化检验工作分析
1.1宏观检查
通过相关工作人员到实地检查之后，发现产生泄漏的出口管线表面相对比较光滑，并没有非常明显的腐蚀现象，焊接点非常饱满没有出现外部腐蚀的现象，管道的内表面存在大量的灰色油污，经过清理之后可以看到很多细小的腐蚀点以及多个不同程度的裂纹问题。出口管道的横截面上可以发现众多细小的裂纹问题，表明裂纹起源于管道的内表面，并且会沿着管道的径向方向朝着外表面进行扩展。通过检查管道的厚度，并没有出现明显的腐蚀变薄现象，从管道的内侧来观察主裂纹情况，裂纹的产生主要分布在焊接缝的热影响区域，并且朝着远离焊缝的方向逐渐扩张。
1.2化学成分
通过使用了OBLF QSN750火花直接读光谱仪设备，对产生泄漏的管道区域进行了化学成分构成分析，通过具体的化学成分分析，结果可以看出管道产生失效的区域材料符合ASME SA-312等相关技术工作要求，即可以证明产生泄漏失效的管道区域，在材料的化学成分构成上符合管道的工作标准。
1.3组织形貌
工作人员沿着泄露管道的横向方向来进行样本收集，通过对样本的镶嵌、打磨抛光以及后续的处理之后，对管道样本的裂纹形态进行了详细的观察。通过分析之后，裂纹的主要形态是以树枝扩展状为主，工作人员使用了王水溶液进行侵蚀，发现了管道截面的金属组织体，主要是以奥氏体为主的构成形式，内部分布了一定量的氮化物氧化物以及碳化物等不同杂质。金属晶体分布比较均匀，同时采用等级评定法评级大约为6级，裂纹的扩展形式主要是以穿越晶体的形式为主。
1.4显微硬度
针对出现泄漏的管道横截面进行了显微硬度测试工作，母材试样的显微硬度为HV169，焊缝和热分布区域的显微硬度在HV234和HV209之间。
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1.5管道腐蚀产物的物相
通过对产生泄漏的管道内部进行裂纹附着腐蚀物样本收集，并且对腐蚀物进行了XRD分析，通过分析结果可以看出，腐蚀产物主要是以氯化氨和铁的硫化物作为主要的构成形式。
管道内部被一层油污所覆盖，管道的导电性能较差，电荷很容易产生聚集问题。通过肉眼观察表面很难看清，对其中一条裂纹使用扫描电镜深入进行观察，从中发现裂纹的表面覆盖层出现了一层较薄的腐蚀产物，对裂纹的表面进行了EDS分析，从中发现裂纹的表面含有大量的碳、氧、硅、硫以及其他金属元素等，其中氯元素的质量分数为98%，硫元素的质量分数为95%。
2.结论分析和总结
通过对产生泄漏的管道裂纹表面微区元素的分析和管道内部表面的污垢层次的分析之后，可以得出管道内部存在大量的氯化物，同时腐蚀产物当中还含有一定量的铁的硫化物，由于管道泄漏使用的是TP321奥斯体不锈钢所制成，在氯离子的环境条件下很容易产生腐蚀开裂问题.除此之外，在硫化氢的作用下也有可能会造成管道表壁出现腐蚀开裂问题，奥氏体不锈钢的氯化物在多种特定的反应条件下都有可能出现腐蚀开裂问题，主要集中在120℃以上的环境下敏感性相对较高。通过相关研究分析可以看出，当温度范围在120~200℃之间10mg/L的氯离子能造成18-8型不锈钢产生腐蚀开裂问题。产生泄漏的管道工作温度为150℃。这一温度是氯化物出现腐蚀开裂的敏感温度，因此造成了管道出现腐蚀开裂问题。除此之外，通过对裂纹表面的EDS分析，结果可以看出绿地域子的质量分数超过了98%，而氯离子的含量不断升高，管道表面的应力腐蚀和开裂的敏感性也会有所上涨，在该环境当中管道具有较高的氯化物应力腐蚀和开裂的敏感性能。
通过管道的腐蚀外部形态结果分析，可以看出管道表面并没有明显的腐蚀减薄问题，同时也没有明显的塑形变形问题，管道的内表面存在大量的腐蚀麻点裂纹，呈现出多分叉和树枝扩散状结构，裂纹的扩散主要是以晶体穿越式为主，这些结构特点充分符合了氯化物的腐蚀开裂特点。因此，通过上述分析可以看出，柴油加氢装置换热器出口的管线出现泄漏，主要是因为氯化物的腐蚀开裂所造成。应力腐蚀开裂问题除了敏感材料和敏感环境两个条件之外，还需要具备相应的应对工作条件，失效管道的应力主要来源于工作过程当中的应力和残余应力。焊缝和热影响区域的管道材料硬度相对较高，对应的区域管道技术体的残余应力，也相对较高，这种具有参与应力的技术体，在氯离子环境的作用下会直接造成腐蚀开裂问题。除此之外，当点腐蚀裂纹产生之后，有效的厚度变化和集中应力变化都可以提高整个管道表壁的应力水平，进而会进一步加快腐蚀速度。
3.结束语：
综上所述，柴油加氢装置换热器出口管线所出现的失效问题，主要是因为管道内壁处于高浓度的氯离子环境下，产生的氯离子应力腐蚀问题，直接造成了管道内部产生扩散状的裂纹问题。在长时间的腐蚀环境下，这种裂纹问题会逐渐加重，最终造成了管道产生了泄漏问题，要想有效解决这一问题需要控制管道内部氯离子环境浓度，降低脆性应力裂缝的产生。
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论文作者:杨燕
论文发表刊物:《科学与技术》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：管道论文; 裂纹论文; 应力论文; 管线论文; 换热器论文; 表面论文; 氯化物论文; 《科学与技术》2020年第1期论文;