過熱蒸汽加熱爐集氣管泄漏原因分析及對策

侯廣宇，李連軍，周 堯

（1.吉林石化公司有機合成廠，吉林吉林 132000；吉林石化公司染料廠，吉林吉林 132000；3.吉林石化公司合成樹脂廠，吉林吉林 132000；）

1 事件發生經過

加熱爐在化工裝置生產中有重要作用，因其在運行過程中高溫近1000 ℃，熱應力集中，冷熱變形量及各部件位移量大，不同溫度部位選材設計均不同，以高溫段管道而言采用800HT較多，又存在異種鋼之間焊接穩定性等諸多問題，所以，加熱爐在生產中出題問題較多。

2018 年11 月12 日7：40，裝置人員日常巡檢，走到BA301四層框架時，發現A 室集氣管線有少量蒸汽冒出，立即上報車間。車間立即組織人員進行確認。由于管線處于高溫狀態，用鋼管在遠處撥開保溫鐵皮，發現在集氣管焊口部位有裂縫，并有蒸汽冒出。車間立即啟動預案，同時上報工廠，經批示后安全退守，加熱爐開始降溫。

2 裂縫部位集氣管運行工況及拆檢發現

裂縫部位位于BA301 加熱爐A 室出口去EA302（DC302 內置換熱器），正常用操作溫度為840～880 ℃，壓力0.21 MPa，介質為蒸汽，管道尺寸20＇＇（外徑510 mm），管道材料為incoloy 800HT（耐高溫合金鋼）（圖1）。

現場拆解后發現：①A 位置焊縫從頂部開裂，為貫穿性裂紋，范圍約圓周2/3；對其他焊縫著色檢驗，發現B 位置2 道焊縫從底部有裂紋，裂紋長度80 mm，后經打磨確認，此處裂紋未貫穿（圖2）；②拆開保溫層后發現，圖2 中的2 個位置吊架均從根部斷裂。吊架斷裂部位在保溫層內部，管道下半圓180°。

吊架結構為U 形抱卡，與管道接觸部位內襯隔熱層，整個管道外敷保溫層，厚度70 mm（圖3）。

圖1 集氣管現場

3 原因分析及判斷

（1）對管道厚度進行檢測。管道厚度在12 mm 左右（原始壁厚12 mm），所以得出結論，管道未減薄。

（2）對母材及焊道硬度進行檢測。里氏硬度均在380～400 HL，多點取平均值為390 HL。符合要求。因此可以判斷出集氣管斷裂不是材質蠕變碳化引起的。

（3）對其他焊縫進行著色檢查，未發現有裂紋。

圖2 焊縫位置

圖3 吊架結構

圖4 受力分析

3.1 對斷裂部位進行受力分析（圖4）

從圖4 可以看出，由于吊架失效，在管道重力作用下，管道下方工字鋼變成支點向上，頂部張力開裂；支點右側管道重力向下，從底部開裂。因此，受力分析與現場實際情況相符，與吊架失效有關。

3.2 對失效的2 個吊架進行研究

委托檢測中心用XL2800 光譜分析儀對損壞吊架進行檢測，吊架材質為碳鋼（圖5）。

為此工廠專門委托國內惠生院專家給出答案是：吊架選擇用，選用碳鋼可行，采用內襯隔熱墊層；或選用與管道相同材質或更高等級作為吊架材料也可。

對現場所有吊架進行檢查并查閱相關資料，其他吊加采用Cr25Ni20（耐高溫合金鋼）沒有問題。而失效的2 個吊架以前安裝時采用碳鋼內襯隔墊墊層的保護方案。從現場拆下隔熱墊層發現，部分隔熱墊層損壞（圖6）。

所以，吊架內襯隔熱墊層失效，導致U 形吊架底部與管道接觸部位高溫融化，在保溫層內部斷裂。

4 現場處理過程

（1）采用老爐子吊架進行安裝并調整。材質為800HT，與現有管道材質相同，符合要求。

（2）對開焊的焊縫重新進行打磨，分層焊接，采用滲透和超聲波探傷手段進行檢驗，焊接質量合格（圖7）。

圖5 材質分析

5 經驗教訓及預防措施

（1）對吊架選擇形式認識不足，采用碳鋼加內襯隔熱層的方法，不可靠。優先選用與管道同一材質吊架或更高一級的。

（2）各級管理及操作人員在巡檢中麻痹大意，沒有預見到吊架在內部失效的可能性，未能及時發現隱患。通過此次事件，車間深刻汲取了經驗教訓，并在下一步工作中加強管理。

圖6 隔熱墊層損壞

圖7 焊接檢驗

（3）對于高溫運行管道，由于運行時不具備拆檢條件，利用裝置停車降溫的機會，對支吊架部位拆保溫進行全面檢查。