Благодаря более высокой коррозионной стойкости, дуплексные трубы из нержавеющей стали широко используются в нефтехимической промышленности и других отраслях с суровыми средами. Хотя дуплексная сталь обладает хорошей коррозионной стойкостью, утечка в нефтехимической промышленности часто возникает из-за коррозии дуплексных труб или по другим причинам.

После непродолжительной эксплуатации дуплексного газового теплообменника из нержавеющей стали возникла утечка в нефтехимической промышленности. Мы можем всесторонне проанализировать причины кратковременной утечки и выхода из строя теплообменной трубки с помощью методов обнаружения морфологии коррозии, металлографии, твердости и т. Д. В сочетании с коррозионной средой теплообменной трубки и предоставить техническую поддержку для последующая защита от коррозии.

Анализ процесса

Материал тестируемых трубок теплообменника - дуплексная нержавеющая сталь 2205 (0Cr22Ni5Mo3N), среда - нефть и газ, температура - 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 коррозионное растрескивание под напряжением 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.

Анализ внешнего вида и характеристик материала протекшей трубы

2.1 Макроморфология

Теплообменник представляет собой U-образный трубчатый теплообменник, колено представляет собой гладкую трубку, которая была обработана раствором в соответствии с требованиями конструкции, а прямая трубка представляет собой спиральную трубку, обработанную прокаткой. Макроскопические характеристики трубной решетки протекающего теплообменника и перехваченного теплообменная трубка являются следующими:

(1) Количество и характеристики распределения утечек трубок теплообменника. Количество негерметичных трубок на трубной решетке превышает 30; Места протекания трубок распределены неравномерно.

(2) Выборочный контроль характеристик внешней поверхности теплообменной трубки. На внешней поверхности прядильной канавки негерметичной теплообменной трубки имеется большое количество дефектов прокатки. Хотя количество таких дефектов велико, но глубина относительно мала, это, очевидно, не является причиной растрескивания и утечки теплообменной трубки при кратковременной эксплуатации, но не исключено, что она будет продолжать расширяться во время длительная эксплуатация устройства.

(3) Характеристики коррозионного повреждения внутренней поверхности отобранной теплообменной трубки. На внутренней поверхности трубы около трубной решетки больше всего ямок точечной коррозии. По мере удаления от трубной решетки соответствующая питтинговая коррозия постепенно уменьшается. Небольшая глубина питтинговых ямок на внутренней поверхности теплообменной трубки не должна быть причиной кратковременной эксплуатации теплообменной трубки с трещинами и утечками.

2.2 Металлографический анализ

Наблюдать за локальной структурой поперечного и продольного сечений участка трубы через металлографический микроскоп. Структура матрицы состоит из выделений феррит + полосчатый аустенит. Эти две фазы примерно эквивалентны по количеству. Выделения аустенита имеют полосы вдоль направления прокатки стальной трубы. Распределение между фазами.

Рядом со спиральной канавкой на внешней поверхности участка трубы имеется явная зона деформации, причем зона деформации полностью окружает спиральную канавку при прокатке. Кроме того, было обнаружено, что дно части спиральной канавки имеет на боковой поверхности трещину прокатки длиной около 100 мкм, что указывает на то, что давление процесса прядения очень велико; наличие зоны деформации в процессе прядения указывает на то, что спиральная теплообменная трубка не обрабатывалась после процесса прядения. Провести отжиг для снятия напряжений на растворе.

2.3 Анализ химического состава

Согласно результатам анализа, за исключением небольшой разницы в данных по азоту, другие компоненты соответствуют стандарту материала 2205.

2.4 Испытание на твердость

Позиции определения твердости соответственно выбираются на внутренней поверхности дна спиральной канавки спиральной теплообменной трубки и на внутренней поверхности трубки без обработки спиральной канавки.

Анализ результатов проверки

На основании результатов вышеуказанной проверки сделан вывод, что химический состав и матричная структура (феррит + полосчатый аустенит) выбранной трубы в основном соответствуют требованиям стандарта 2205 для дуплексной стали. Основные проблемы заключаются в следующем.

(1) На внутренней стенке много дефектов микротрещин.

Металлографическим анализом было обнаружено большое количество микротрещин на деталях вблизи расширительной головки или на удаленных от нее деталях. Это явление показывает, что эти трещины образовались в процессе прокатки трубы.

(2) Есть много дефектов обработки

Рядом со спиральной канавкой на внешней поверхности теплообменной трубки имеется явная зона деформации, причем зона деформации полностью окружает спиральную канавку, обработанную прокаткой. Кроме того, на дне спиральных канавок некоторых теплообменных трубок имеются трещины качения. Наличие трещин в процессе прокатки указывает на то, что напряжение обработки очень велико; наличие зоны деформации в процессе прокатки указывает на то, что спиральная теплообменная трубка не подвергалась отжигу для снятия напряжения на раствор или недостаточному отжигу для снятия напряжения после обработки.

(3) Локальное точечное повреждение

После короткого периода эксплуатации на внутренней стенке теплообменной трубки образовалось множество ямок, но не очень глубоких (около 100 мкм). Возникновение этих коррозионных ямок указывает на то, что теплообменные трубки данной партии обладают недостаточной питтинг-стойкостью к рабочей среде, что, очевидно, отразится на сроке службы теплообменных трубок.

(4) твердость

Результаты испытаний показывают, что твердость обработанной спиральной канавки явно выше, чем твердость необработанной области, а твердость теплообменной трубки выше, что увеличивает хрупкость трубки и снижает пластическую вязкость. Это показывает, что деформация теплообменной трубки слишком велика, когда спиральная канавка обрабатывается, и обработка для снятия напряжения не выполняется, или обработка для снятия напряжения недостаточна после обработки.

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 коррозионная среда, 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.

Рекомендуется избегать повреждения поверхности во время обработки прокаткой, а обработку раствора всей трубы следует проводить после обработки, чтобы избежать утечки в нефтехимической промышленности.

Сообщение от поставщик трубной арматуры из нержавеющей стали, 1ТР4Т.