1、基于化工工艺条件的承压类特种设备检验【摘要】随着我国经济的快速发展，各种设备都在向着高效、节能、环保等方向发展，但随着设备的越来越极端化，腐蚀的来源、类型等问题到处都存在着，这种问题的严重化使工作人员对检验检测中缺陷位置的检出提出了更高的要求，而将化工工艺运用在缺陷检出中，对提高检验检测的质量起到了很大的作用。本文笔者结合自身工作经验，对在特种设备的检验中化工工艺的应用做出以下分析。以供参考。 【关键词】特种设备 腐蚀 化工工艺 缺陷 检验检测 效率 针对性 中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号： 一、承压类特种设备检验中存在的问题 1在承压类设备的定期检验中，受到停机时间的限制和检
2、修成本的制约，对容器和管道的检验主要以宏观检查、壁厚测定和安全附件检验为主，必要时辅以超声、射线等无损检测手段。通常在现场检验时，由于缺乏对设备工艺流程、工艺参数和工艺条件的了解不能确定装置易受应力、腐蚀损伤的位置，会造成对压力容器的缺陷检出率、和检验效率偏低。 2承压类设备的定期检验时，缺陷的检定位置有代表性但缺少针对性。不能充分根据服役期间工况下、以及工艺改变导致设备潜在的损伤机理改变而调整检验的部位、检验的方法和检验的比例。 二、承压类特种设备检验中存在问题的分析 现场检验时，压力容器、压力管道检验往往针对 T 形焊缝、筒体与封头的拼接焊缝、支吊架、三通、弯管、变径等处进行表面无损检测以
3、检测设备的材质缺陷，但缺陷的检出率偏低。虽然这些检测位置有一定的代表性，但缺乏针对性，事实上我们应在详细进行设备工况资料审查的基础上了解现场设备的工艺流程、工艺条件(介质、温度、压力、流速、浓度等)。然后根据资料审查、工艺条件分析易受腐蚀的位置，有重点的进行检验，以提高检验效率和缺陷的检出率。在役压力容器、管道的腐蚀通常是局部腐蚀，虽然局部腐蚀的发生具有随机性，但其分布也有一定的规律。通常，受介质的腐蚀性、管件的几何形状以及特定位置的流速、流型所影响。其中介质的腐蚀性通常由工艺条件所决定，因此在容器管道的现场检验时可根据工艺条件进行典型介质损伤模式分析并有针对性的确定检验重点部位。 1湿硫化氢
4、腐蚀 湿 H2S 的应力腐蚀开裂（SCC）问题，近 10 年来已被工程界广泛关注，检验机构也同样关注此类问题。 湿 H2S 介质下发生应力腐蚀开裂的可能性以敏感性为参量其敏感性与两个参数有关： 一是材料参数(硬度和应力水平)。二是渗透钢材中的氢含量。 (1)对于材料参数而言，通常是硬度(强度)越高，应力腐蚀的敏感性越大因此对碳素钢不考虑其 SCC。 (2)对于低合金钢，由于焊接残余应力产生 SCC 几率较大，因此在低合金钢管通未能进行焊后热处理时，应当高度关注 SCC 的可能性。 通过对以上工艺条件分析防止湿硫化氢腐蚀。应避免使用未作焊后热处理，硫、磷含量偏高的材质。尽可能采用低强度的焊接材料
5、，并限制焊接接头的硬度。 因此，对于工作介质含湿 H2S 或介质可能引起应力腐蚀的碳钢和低合金钢容器或管道，一般应选择有代表性的以下部位进行检验：一是容易积存水分、湿气或腐蚀沉淀物的地方，包括内壁排液管周围、容器底部及“死角” ，外部支座等。二是炼油装置中的各类塔顶冷凝器、油田集输油管线部位。三是高强度(高硬度)钢的焊接熔合区或低合金钢的热影响区。四是炼钢过程而产生的高含量夹渣或其它内部不连续性的不洁钢。2氯化物的腐蚀 氯化物的应力腐蚀(CISCC)是指奥氏体不锈钢在含有氯化物的水环境中的应力腐蚀。对 CISCC 的敏感性取决于氯离子的浓度、温度和一定的工艺条件。工艺条件包括：一是来自液体介质
6、中的氯化物盐；二是来自工艺流程中的冷凝水(工艺水)；三是锅炉给水。 由于部分水的气化水中氯化物的浓度在润湿或干燥的条件下会比在整体溶液中的浓度要高，因此，具有气化的工艺下要注意防范 CISCC。如： 保温层下腐蚀(80120oC)。含有氯化物的溶液，特别是高于 100的溶液，则 CISCC 可能在使用和停机时发生。通过对以上的工艺分析防止氯化物的腐蚀与盐酸腐蚀：一是应避免用含氯化物低的水试压，并尽快干燥；二是采用正确的保温层下涂层；三是在设计中避免采用有氯化物可能聚集或沉积的停滞区。虽然氧气在 CISCC 中有重要作用，但一般不考虑依赖消除设备和管路中的氧气作为安全手段。 因此现场检验时一般应
7、选择有代表性的以下部位进行检验：一是水冷器和常压塔顶冷却器的工艺侧发生过开裂的部位。二是保温材料的破损部位。三是末做焊后消除应力处理的部位。 3碱腐蚀 碱腐蚀是指在高温 NaOH 情况下发生的应力腐蚀开裂，常见于碳钢和低合金钢中，主要取决于碱液的浓度、金属温度和应力的大小。 在有碱液的压力容器、压力管道的定期检验时，一般考虑如下的问题： (1)NaOH 的浓度确定管道中碱液的浓度，要考虑是有水的加热和闪蒸： (2)最高的工艺温度确定管通中的最高工艺温度，要考虑碱液注入点时的温度。 (3)是否有伴热确定管道是否有蒸汽伴热或电伴热(如：防冻) (4)是否吹汽确定管道在去除残余碱液前是否已排出蒸汽。
8、 (5)是否消除应力确定管道是否消除在焊接后和冷成型后进行了正确的去应力处理。 通过对以上工艺条件分析，应避免对未热处理的碳钢管线和设备进行蒸汽吹扫。蒸汽吹扫前应水洗，或只能使用低温蒸汽进行短时间吹扫。检验时一般应选择有代表性的以下部位进行检验：一是暴露在碱中的容器、管道尤其是靠近未焊后热处理的焊缝部位；二是处理碱的容器、管道经过蒸汽吹扫后的部位；三是伴热不正确的设备管线及加热盘管和其它传热设备；四是痕迹的碱可能在锅炉中浓缩的部位；五是注入点、盲管、绝热层下等易产生裂纹的部位；六是容器、管道内壁稀液有可能浓缩的部位。 4机械疲劳 疲劳引起的问题，其危害性较大，原因：一是疲劳与腐蚀的联合作用(腐
9、蚀疲劳)；二是疲劳裂纹检测手段的不完善。 腐蚀疲劳是在交变应力和腐蚀介质共同作用下发生的破坏，通常发生在应力集中的部位，疲劳失效是一个非常实际的危害，但避免它难度很大，通过对工艺条件的分析应尽量避免循环应力、频繁启停设备。 因此在检验过程中，一般针对有代表的以下部位进行检验：一是管道支吊架部位；二是压缩机、泵的出口部位；三是开停车过程中易产生疲劳裂纹的部位；四是承受交变载荷应力集中部位。 5高温与低温 压力容器、管道在高温下运行会产生：变形、高温蠕变、材料性能变化、高温脆化。 在低温下运行会产生低温脆断等通过对低温工艺的分析在进行高低温容器、管道检验时，主要针对其材质是否劣化，进行金相、硬度、
10、化学成分分析并选择有代表性的以下部位检验：一是温度大于300450的汽水管道；二是外径大于 159 毫米、工作温度高于 450的蒸汽管道；三是暴露在 450850温度区间内的奥氏体不锈钢制造的容器管道。 通过对以上典型工艺下的损伤模式分析，我们可以确定检验的重点部位，开展有针对性的检验。在现场检验时根据工艺的变化选择合适的检验方法、检验比例，以提高检验的效率和缺陷的检出率。 三、化工工艺在特种设备检验中的应用 经统计，容器/管道失效的情况中腐蚀泄漏和腐蚀开裂占 85%，因此预防和减缓腐蚀意义重大。在进行现场检验时，调查收集装置工艺变化，根据工艺条件进行具体分析，坚持做到“通用性”和“特殊性”相
11、结合。1通用性是指按定检规规定的程序、检验项目和缺陷处理意见，进行检验。 2特殊性是指在了解现场工艺条件、操作工况下，分析可能出现的失效模式。将这二者结合起来，将会大大提高特种设备检验检测的效率。将化工工艺的分析作为承压类特种设备检验的参考，会一定程度上提升故障检出率，为安全高效生产打下良好基础。随着检验维修人员素质和对化学工艺过程与腐蚀作用关联认识的逐步提高，相信承压类特种设备检验中会更加重视化工工艺条件及其变化等因素。 参考文献： 1 李太江, 李巍.脱硫循环泵腐蚀损失焊接修复工艺的研究及应用 热力发 电 .2012 年 11 期 2 徐洪高压锅炉水冷壁管碱腐蚀诊断与机理研究 中国电机工程学报.2003 年 02 期
