Devido à sua maior resistência à corrosão, tubos de aço inoxidável duplex são amplamente utilizados em indústrias petroquímicas e outras indústrias com ambientes agressivos de mídia. Embora o aço duplex tenha boa resistência à corrosão, o vazamento na indústria petroquímica geralmente ocorre devido à corrosão de tubos duplex ou outros motivos.

Após uma operação de curto prazo do trocador de calor a gás duplex de aço inoxidável, surgiram vazamentos na indústria petroquímica. Podemos analisar de forma abrangente as razões para o vazamento de curto prazo e falha do tubo de troca de calor através dos métodos de detecção de morfologia de corrosão, metalografia, dureza, etc., combinados com o ambiente de corrosão do tubo de troca de calor, e fornecer suporte técnico para proteção contra corrosão subsequente.

Análise de processo

O material do tubo do trocador de calor testado é aço inoxidável 2205 duplex (0Cr22Ni5Mo3N), o meio é óleo e gás e a temperatura é 80 ° C.

Oil and gas contain a large amount of hydrogen sulfide, chloride ion and hydrogen dioxide, which belong to the low-temperature corrosion of hydrogen chloride + hydrogen sulfide + hydrogen dioxide in a complex medium environment. When pH>7, the dominant damage mechanism is acidic water corrosion; when pH<7 The dominant damage mechanism is hydrochloric acid corrosion. In addition, the presence of hydrogen sulfide will cause rachaduras por corrosão sob tensão of carbon steel and low-alloy steel in a wet hydrogen sulfide environment, and the presence of chloride ions will cause chloride stress corrosion cracking of austenitic stainless steel. Due to the process problem of processing oil and gas, the injection of ammonia may also produce ammonium chloride corrosion.

Análise da aparência e desempenho do material do tubo vazado

2.1 Macro morfologia

O trocador de calor é um trocador de calor de tubo em forma de U, o cotovelo é um tubo liso, que foi submetido a um tratamento de solução de acordo com os requisitos do projeto, e o tubo reto é um tubo em espiral processado por laminação. As características macroscópicas da folha de tubo do trocador de calor com vazamento e o interceptado tubo de troca de calor são como segue:

(1) O número e as características de distribuição dos tubos de vazamento dos tubos do trocador de calor. O número de tubos com vazamento na folha do tubo excede 30; as localizações dos tubos com vazamento são distribuídas irregularmente.

(2) Inspeção por amostragem das características da superfície externa do tubo de troca de calor. A superfície externa da ranhura giratória do tubo de troca de calor com vazamento tem um grande número de defeitos de laminação. Embora o número de tais defeitos seja grande, mas a profundidade seja relativamente rasa, obviamente não é a razão para a operação de curto prazo do tubo de troca de calor rachar e vazar, mas não está descartado que ele continuará a se expandir durante operação de longo prazo do dispositivo.

(3) As características de danos de corrosão da superfície interna do tubo de troca de calor amostrado. A superfície interna do tubo próxima à folha do tubo apresenta a maioria dos pontos de corrosão. À medida que a distância da folha do tubo aumenta, a corrosão por pite correspondente é gradualmente reduzida. A profundidade rasa dos poços na superfície interna do tubo de troca de calor não deve ser a causa da operação de curto prazo da rachadura e vazamento do tubo de troca de calor.

2.2 Análise metalográfica

Observe a estrutura local das seções transversal e longitudinal da seção do tubo através de um microscópio metalográfico. A estrutura da matriz é composta por precipitados de ferrita + austenita com faixas. As duas fases são aproximadamente equivalentes em número. Os precipitados de austenita são listrados ao longo da direção de laminação do tubo de aço. Distribuição entre fases.

Há uma zona de deformação óbvia perto da ranhura em espiral na superfície externa da seção do tubo, e a zona de deformação envolve completamente a ranhura em espiral por laminação. Além disso, verifica-se que o fundo de parte da ranhura em espiral apresenta uma fenda de rolamento com um comprimento de cerca de 100μm na sua superfície lateral, o que indica que a pressão do processo de fiação é muito grande; a existência da zona de deformação do processo de fiação indica que o tubo de troca de calor em espiral não foi processado após o processo de fiação. Execute o tratamento de recozimento de alívio de tensão de solução.

2.3 Análise de composição química

De acordo com os resultados da análise, exceto pela ligeira diferença nos dados de nitrogênio, outros componentes atendem ao padrão de material 2205.

2.4 Teste de dureza

As posições de detecção de dureza são selecionadas respectivamente na superfície interna da parte inferior da ranhura em espiral do tubo de troca de calor em espiral e na superfície interna do tubo sem processar a ranhura em espiral.

Análise dos resultados da inspeção

Com base nos resultados da inspeção acima, conclui-se que a composição química e a estrutura da matriz (ferrita + austenita bandada) do tubo selecionado atendem basicamente aos requisitos da norma de aço duplex 2205. Os principais problemas são os seguintes.

(1) Existem muitos defeitos de microfissuras na parede interna

Através da análise metalográfica, verifica-se que existe um grande número de microfissuras nas partes próximas à expansão da cabeça do tubo ou nas partes distantes da cabeça do tubo. Este fenômeno mostra que essas rachaduras se formaram durante o processo de laminação do tubo.

(2) Existem muitos defeitos de processamento

Há uma zona de deformação óbvia perto da ranhura em espiral na superfície externa do tubo de troca de calor e a zona de deformação envolve completamente a ranhura em espiral processada por laminação. Além disso, existem fissuras rolantes na parte inferior das ranhuras em espiral de alguns tubos de troca de calor. A existência de trincas no processo de laminação indica que a tensão de processamento é muito grande; a existência da zona de deformação do processo de laminação indica que o tubo de troca de calor em espiral não sofreu recozimento de alívio de tensão de solução ou recozimento de alívio de tensão insuficiente após o processamento.

(3) Danos de corrosão local

Após um curto período de operação, muitos poços, mas não muito profundos (cerca de 100 µm), foram produzidos na parede interna do tubo de troca de calor. A ocorrência desses poços de corrosão indica que os tubos de troca de calor deste lote têm resistência a corrosão insuficiente para o meio de trabalho, o que obviamente afetará a vida útil dos tubos de troca de calor.

(4) Dureza

Os resultados do teste mostram que a dureza da ranhura em espiral processada é obviamente maior do que a da área não processada e a dureza do tubo de troca de calor é maior, o que aumentará a fragilidade do tubo e diminuirá a tenacidade do plástico. Isso mostra que a deformação do tubo de troca de calor é muito grande quando a ranhura em espiral é processada e o tratamento de alívio de tensão não é realizado ou o tratamento de alívio de tensão é insuficiente após o processamento.

Based on the above analysis, the failure of the heat exchange tube head leakage is due to the heat exchanger tube being in a wet hydrogen sulfide ambiente corrosivo, and the martensite phase precipitation, high hardness and stress concentration caused by the expansion and spinning processing will cause Sulfide stress corrosion cracking sensitivity is greatly increased. At the same time, the raw materials of the heat exchange tube do not meet the quality standards, and there are a large number of longitudinal micro-cracks on the inner wall. Although these micro-cracks are short in length, these micro-cracks will rapidly expand and form penetration under the promotion of sulfide stress corrosion during operation. crack.

Recomenda-se que danos à superfície sejam evitados durante o processamento de laminação, e o tratamento com solução de todo o tubo seja realizado após o processamento para evitar vazamentos na indústria petroquímica.

Postado por fornecedor de acessórios para tubos de aço inoxidávelKAYSUNS.