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二氧化碳压缩机不锈钢冷却器破裂(SCC)事故

  
评论: 更新日期:2016年01月31日

【事故概况、经过】
        某厂二氧化碳压缩机一段、二段及三段中间冷却器,采用304L型不锈钢制造,在投产1年半后,相继发生泄漏;到2年半时,泄漏很严重,不得不全部更换。经检查,裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位,属应力腐蚀破裂。
【事故原因分析】
         (1)所使用的冷却水尽管氯化物含量很低(该厂使用的冷却水中,氯化物只有0.002%~0.004%),但据统计,奥氏体不锈钢设备在氯化物含量<0.005%的使用环境中,发生应力腐蚀破裂事故最为常见。
            对管壳式热交换器,壳程走水中的氯化物会主要在高温端(工艺介质进口)管子与管板连接部位(管头)浓缩富集,发生应力腐蚀破裂。
            氯化物浓缩富集的原因有:
            ①管子与管板的连接一般采用先胀后焊的胀接工艺,在胀管深度小于管板厚度时,便形成缝隙区,从而造成缝隙内氯化物迁移困难形成盐垢,氯离子浓度大大提高;
            ②CO2进口温度为260 ℃,进入的冷却水剧烈汽化,造成氯化物浓缩,在缝隙区富集形成盐垢。
对立式交换器而言,由于出水管位置低于管板,管子不能完全被淹没而存在气、液界面,水的沸腾汽化造成氯化物的浓缩富集而形成盐垢。
            经检测:CO2冷却器开裂管的缝隙内,外侧 Cl- 含量高达0.8%以上,内侧达7%以上。
          (2)管头存在应力。
            管头存在胀管时产生的残余应力、管束振动的应力、管壁内外温差产生的热应力(均以管头部位最大),这与高温端管头部位发生SCC相一致。
【对策措施】
         (1)采用深孔密封焊等方法,改进管子和管板的连接结构,以消除缝隙。
         (2)对立式热交换器,提高壳程水位,使之不形成气、液界面。
         (3)管板采用不锈钢 - 碳钢复合板(碳钢在水侧,作为牺牲阳极,对不锈钢管头起到阴极保护作用)。
         (4)此外还可采取在水中加缓蚀剂、管头加隔热套管来减少内外壁温差,防止氯化物浓缩等方法。
 

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