变换气管道开裂失效原因分析及对策

郭保方

(鲁西集团有限公司， 山东聊城 252211)

目前新建的合成氨企业主要以德士古、华东理工大学四喷嘴等水煤浆气化，以及航天炉、壳牌炉、科林炉等环境污染小的气流床为主[1]，后续大多采用变换、低温甲醇洗、液氮洗、甲烷化等工艺进行气体净化。但是在合成氨生产装置中，很多企业变换气管道出现裂纹[2-4]，造成了巨大的经济损失，甚至人员伤亡。笔者对某合成氨装置变换单元失效部位进行取样分析，查找变换气管道出现裂纹的原因，并提出解决措施。

1 开裂管道概况

变换气管道外径为610.0 mm、壁厚为25.0 mm，材料为S30403(00Cr19Ni10),固溶处理，执行GB/T 14976—2012 《流体输送用不锈钢无缝钢管》；变换气管道内的介质成分为H2(体积分数为43.2%)、CO2(体积分数为31.9%)、H2S(体积分数为0.1%)、CO(体积分数为7.4%)，剩余为水蒸气，工作压力为3.2 MPa，流速为12 m/s左右，温度为340 ℃，管道外壁包覆100 mm的保温材料。

变换气管道使用3 a后，在2017 年的检修过程中，利用超声波无损探伤设备检测时发现第一变换炉出口管道存在多处疑似裂纹，割除该段管线，在管线的其中一段管道处(见图1)发现多处裂纹。

图1 失效变换气管所在的管线图

2 试验过程与分析

2.1 宏观检查

在较强的光线下对不锈钢管用肉眼和低倍放大镜进行检查。不锈钢管的实测厚度均在24 ～26 mm，没有明显变薄。在不锈钢管的管道内壁覆盖一层黑色沉积物，其管道内壁宏观形貌见图2,在该不锈钢管内壁可以观察到明显的大量沿管道环向的裂纹。

图2 内壁宏观形貌(低倍放大镜)

对不锈钢管内外表面进行取样和清洗后，利用体视显微镜进一步放大检查。……