1#催化烟机入口管线开裂原因分析和解决方法

摘要：对烟机入口管线开裂情况进行分析，通过提高管线材质并以优化管线布局相配合来解决烟机入口管线开裂的问题，保障烟机入口管线的安全、稳定、长周期运行。

关键词：烟机入口管线；开裂；材质；布局优化中石化某炼化分公司1#催化烟机入口管线是2005年烟机国产化项目中与机组配套更新，并于2005年完成施工并投入使用的。

1.管线概况

管线一端与三旋连接，另一端与烟机连接。因为与转动设备连接，所以管线采用热壁进行外保温的形式。管线内介质为从三旋出来的高温烟气，操作压力：0.25MPa，操作温度：700℃；设计压力：0.3MPa，设计温度：700℃。管线竖直段规格为Φ1324×12，水平段管线规格为Φ1324×12、Φ1024×12，材质为304。具体形式。

2.管线开裂原因分析

2.1管线开裂情况

2005年装置开工两月后，先是垂直段管线上部膨胀节顶端与管线的连接环焊缝处在正南方向开裂，然后裂缝向东延伸撕裂，现场采用包盒子、打卡子固定处理。之后，垂直段管线下弯头与水平段管线的连接环焊缝在南侧开裂，进行焊补后，再次开裂，后采用贴钢板焊补。2008年3月，水平段管线与大小头连接的大端环焊缝在南侧开裂，裂缝有一尺多长，现场采用包盒子修补。2008年检修时，将垂直段的两个铰链膨胀节更换为万向膨胀节，但焊缝开裂问题仍没有解决。

2.2管线开裂原因分析

管线是通过应力核算的，在2008年检修期间将管线垂直段的两个铰链膨胀节更换为万向膨胀节时，又重新进行过核算。因此，管线和膨胀节不存在问题。

分析开裂原因是奥氏体不锈钢中的δ-铁素体高温下转化为б相[1]。

奥氏体不锈钢因为含有S、P等有害元素，焊接时有害元素会在晶体边界上偏析并生成低熔点的次生相，导致焊缝冷却时发生热裂纹。因这些有害元素在铁素体中的溶解快于奥氏体，故焊条中加入适量铁素体可降低奥氏体焊接时的热裂纹倾向。焊缝中的铁素体通常被称为δ-铁素体。

焊接304管线的焊条牌号为A102或A107，而A102焊条如不加规定，铁素体含量通常为F12左右。

焊缝中铁素体过少，易产生热裂纹，但铁素体含量较高，如FN>12，焊接熔融区就有可能存在连续的铁素体网络。而铁素体长时间在高温环境下会转变为б相。环焊缝部位出现连续的б相网络后，会使该部位的延展性和韧性降低。导致焊缝本体性能下降应力升高时发成破裂。

3.解决方法

2013年检修，针对管线存在的问题，对管线局部进行了重新核算及设计。主要包括对管线进行材质升级和布局优化。

3.1将管线材质升级为316H

由于管线的操作温度高达700℃，因此主要是要求管线有足够的抗高温氧化能力和高温持久强度。

316H较304 增加了Ni的含量，加入了元素Mo。Mo的加入对材料室温下的力学性能影响不大，但是，随着钼元素的增加及质量分数的提高、含量的增加，材料的高温强度提高，比如持久、蠕变等性能均获较大改善，耐还原性酸、耐孔蚀和缝隙腐蚀的性能均有所增强。Ni是奥氏体不锈钢主要的奥氏体形成元素。Ni的增加使钢具有良好的韧性和低温塑性，并且具有优良的冷热加工性能和焊接性能，提高了抗高温氧化能力[2]。

另外，新管线焊缝所用A202焊条的熔敷金属规定为全奥氏体，并要求在焊接施工时注意采取有效措施控制热裂纹的出现。

3.2管线布局进行优化

1#催化烟机入口管线由固定支座分为两段，本次对三旋出口至烟机入口蝶阀部分（即固定支座一段）进行改造后，改造后管线示意见图2。

1）竖直段管线较原有位置，向外偏移320mm（因现场空间位置有限），尽可能减小三旋与管线连接处的应力集中。

2）增加管线支吊架

簧箱，在水平段两阀之间有一弹簧支架来支撑该部分管线；改造后，将竖直段管线用两个弹簧支架，且有一恒力弹簧支架进行支撑，水平段在膨胀节与闸阀间增加一弹簧支架，减少水平段重量对竖直段的影响。并将弹簧支架由搁置式改为吊挂式，防止雨水注入造成弹簧卡死。

通过增加弹簧吊架改善管线受力情况使管线应力分析更加合理。

3）膨胀节重新核算选型

因管线型式及弹簧支架均已更换，管道受力情况发生变化，膨胀节需重新进行核算。并将膨胀节波数由5个增加为6个，增大膨胀节的变形量，膨胀节运行期间未发生开裂现象，故波纹管材质仍选为inconel625。

4）竖直段管线处增加一组导向支架，保证管线水平段与竖直段在同一平面内。

4结论

目前，通过对管线材质进行升级以及改善管线布局，1#催化烟机入口管线运行良好。改造后达到满意的效果，确保了管线的安全、稳定、长周期运行。

参考文献：

[1]戴毅，王佳兵.1#催化裂化装置烟机入口管线焊缝开裂分析[J].广东化工，2012，39（3）：172-175

[2]李坚.催化裂化装置烟机入口管道的选材[J].石油化工腐蚀与防护，2010.

作者简介：

彭曼华、女、1986年5月、助理工程师。