再生器二级旋风分离器料腿断裂原因分析及修复

慕希豹

（中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司，甘肃 西峰 745002）

某炼油厂60万t/年催化裂化装置二级旋风分离器于2004年11月投入使用，2009年5月大修时发现8#、11#、12#三根料腿出现完全断裂现象，修复后投入运行。其技术参数如下。

(1)介质：空气、一氧化碳、二氧化碳、催化剂(主要成分为氧化铝)。

(2)操作温度：680～730℃。

(3)操作压力：0.22MPa。

(4)材质：0Cr18Ni9。

(5)断裂管具体位置见图1。

图1

一、断裂原因分析

1.外观检查

断裂料腿无变形，壁厚无减薄，内外表面无金属光泽，呈褐色；料腿环向断裂，断面呈高温氧化色，多源起裂特征，断面有起伏，局部平齐。

2.壁厚测定(表1)

表1

3.化学成分、力学性能及硬度分析

(1)料腿材料0Cr18Ni9，成分符合GB/T14976标准。

(2)料腿力学性能试验表明，材料强度符合标准，延伸率有所下降。

(3)料腿经历高温运行表面存在氧化腐蚀和渗碳损伤，同时存在敏化现象。

3.1.4 加样回收率 精密称取注射用硫酸核糖霉素样品（批号13170416，硫酸盐含量24.3%），用水溶解并稀释成含硫酸核糖霉素4 mg·mL-1的供试品储备液。取“2.4.1”项下硫酸滴定液，加水稀释至1mg·mL-1作为对照品储备液。取供试品储备液1 mL至20 mL量瓶中，平行配制9份，每3份加入对照品储备液 0.8、1.0、1.2 mL，加水定容。按“2.1”项下方法进行检测，结果显示，高、中、低浓度回收率在99.9%～101.9%，均值为 101.1%，RSD 为 1.6%（n=9）。方法准确性较好，结果见表1。

(4)料腿环向脆性断裂，起裂均位于料腿外部拉筋焊接部位，断裂与局部应力集中和材料高温敏化有关。

二、结果分析

(1)料腿材料表面存在氧化、脱碳、渗碳，以及氧化裂纹。

(2)料腿基体组织已发生变化，晶界有铁素体析出，晶内和晶界有第二相析出，并存在敏化倾向。

三、料腿断裂原因

(1)长期高温运行损伤内外表面(氧化、脱碳、渗碳）。

(2)长期高温运行料腿基体组织变化，存在敏化倾向。

(3)料腿上部损伤程度较下部严重，外部较内部严重。

(4)料腿断裂是局部应力较大引起的脆性断裂。

四、修复方案

1.损坏接管去除

将设备原有接管从断裂处去除。

2.坡口制备

(2)新配接管。

将新配接管采用机加工方式加工出图3所示焊接坡口。

钝边尺寸需与原相配接管端口坡口钝边测绘尺寸一致。

图2 原有接管端口坡口示意图

3.预处理

(1)设备原有接管处理。将设备原有接管内外表面包括坡口表面(打磨尺寸见图4)采用角向磨光机打磨至露出金属光泽，并用着色检测(PT)检查，确认无缺陷后，再用丙酮清洗。

图3 新配接管端口坡口示意图

图4 原有接管坡口内外表面清理示意图

(2)新配接管处理。将焊接坡口及内外表面距焊接坡口端面10mm处污物清理干净，并用丙酮擦拭两遍。

4.装配

新配接管与设备原有接管按原图纸技术要求进行装配。

5.焊接

(1)焊接方法：手工钨极氩弧焊打底+焊条电弧焊盖面。

(2)焊接材料：氩弧焊焊接308、焊条A132或347。

(3)电源及极性：氩弧焊直流正接、焊条弧焊直流反接。

(4)焊接位置：横焊。

(5)焊接工艺。将装配好的接管采用手工钨极氩弧焊打底(2～3层)，焊条电弧焊盖面进行焊接，焊接参数见表1。

表1 焊接参数

6.检测

对焊缝进行100%射线(RT)及焊缝外表面100%着色(PT)检测，检测标准按设备图纸技术条件和《锅炉压力容器焊工考试规程》和JB4730-2005《承压设备无损检测》进行，全部合格。

五、结语

此修复方法的难点在新管与旧管的焊接上，必须按上述方案对过程进行严格控制，同时也更换了料腿与料腿之间的固定连接方式。采用此方案修复后，有效地保证了催化裂化装置的安全平稳运行，取得了较好的效果。