奥氏体不锈钢焊接管在空冷器管束上的应用

介绍了以不锈钢焊接管取代碳钢管应用于酚精制装置空冷管束,有效地提高了空冷器管束对酚、油的抗腐蚀能力,延长了使用寿命,同时,与选用不锈钢无缝管比较,降低了制作成本

1　概述

上海炼油厂2号酚精制塔-5顶挥发线空冷器于1996年投用,间断使用一年左右即发生空冷器管束穿孔泄漏现象。由于目前对酚油汽的腐蚀机理尚未明确定论,根据兄弟单位在相同工况条件下,使用18-8钢作空冷器管束,取得良好使用效果的经验,决定采用类似的材料。为了降低成本,提高经济效益,经过大量的市场调研,最后选用304奥氏体不锈钢焊接管作为空冷器管束,以求能有效提高2号酚精制空冷器管束对酚、油的抗腐蚀性和延长其使用寿命,改善和消除装置“瓶颈”,延长开工周期,解决该设备的腐蚀问题,降低设备制作费用,确保装置“安、稳、长、满、优”运行。

2　304奥氏体不锈钢焊接管的性能、特点

304奥氏体不锈钢焊接管是以带材首先通过弯曲成型加工机械卷制为圆形截面,然后对纵向接口进行焊接,并消除焊缝余高,使最终成品管材几乎肉眼看不出焊缝存在。正是由于其独特的生产工艺,使其具有如下特点:壁厚均匀,精度高,易做薄型(换热效率提高且重量轻),内外表面质量好,产品范围广(不锈钢无缝管制作一般不大于219mm,焊接管可做到426mm),价格低(比不锈钢无缝管低30%左右)。

3　304奥氏体不锈钢焊接管用作酚精制空冷器管束的工业应用试验

奥氏体不锈钢焊接管用于非直接火换热器列管,在美国、日本、英国、德国等国家的有关标准中都已列入,如美国的ASME(1992版)、日本的JISB8270标准等。在近年来我国引进的石化生产装置中,也有采用焊接管制造的奥氏体不锈钢换热器。鉴于目前我国不锈钢焊接管生产技术已达到一定水平,以及压力容器换热设备发展需要,全国压力容器标准化技术委员会对原GB151-89标准进行了修改,于1995年11月出了第二号修改通知单,增加了“符合一定要求的奥氏体不锈钢焊接管可用于换热器制造”条款,从标准规范上给予了明确规定。为选用其作为管束提供了依据。

3.1　试验目的

解决2号酚精制塔-5挥发线空冷器管束的腐蚀问题。

3.2　试验用空冷器管束的参数

型号:X4.5×3-4-63-1.57S23.4/DR-Ia;介　　质:来自塔-5顶的酚蒸汽;进口温度:150℃;

进口压力:0.1MPa;出口温度:7080℃(最高工作温度为200℃);工作压力:不大于0.04MPa;原材质:20号钢;现材质:304奥氏体不锈钢焊接管。

3.3　主要工作内容

由于304奥氏体不锈钢焊接管是用作空冷器翅片管束,不同于用作换热器的光管管束,其工业应用在国内尚未见报道,因此在制作前对其进行了认真研究,并严格做好每一个环节的工作:a)为做好空冷器管束型号规格的系列化工作,对旧管束进行了测绘并根据实际情况对其重新进行了结构设计;b)因空冷管束翅片采用双金属轧制,故要求其光管外径公差为24.9±0.1mm,实际使用管材经验收符合标准;c)由于焊接管外表要轧片,故在管束试用前严格控制钢管每米内弯曲度小于1mm,且外表面基本消除飞溅或焊缝余高;d)由于空冷器管束采用胀接,故内壁焊缝不得高于母材(两端100mm内),同时因管箱材质原用16MnR,经热处理后的硬度为HB120130,而304焊接管出厂硬度为HB150160,因此一方面要求对304焊接管进行固溶化处理且处理后HB不大于140。实际检测焊接管硬度为HB120140,同时对空冷器的固定管箱及浮动管箱的管板材质采用了16MnR锻造;e)出厂前对304不锈钢焊接管进行了逐根涡流探伤、超声检测及水压试验;f)根据标准规定,对所购304奥氏体不锈钢焊接管(25mm×2mm)抽样分别进行了拉伸试验、扩口试验、压扁试验、卷边试验及焊缝腐蚀试验等,同时还对其进行了焊接工艺评定;g)1999年5月空冷器管束制造完毕,经试压(2.0MPa)及外观检查等一系列质检合格后,于1999年6月安装投用,运行至今,情况良好,达到预期效果。

4　经济效益分析

一台X4.5×3-4空冷器管束(一片),若采用碳钢无缝钢管作换热管,投资需10万元左右,用不锈钢无缝钢管需15万元左右,若用304焊接不锈钢管,需12万元左右。兄弟厂家使用不锈钢管束制造空冷器管束寿命已达6年以上,若将304不锈钢焊接钢管空冷器管束的寿命按6倍于碳钢管束的寿命计算,可获得直接经济效益:10×6-12=48万元,若将其因泄漏抢修而造成装置降量所引起的损失及每次抢修所需费用计算在内,则其经济效益更加明显。

5　结论

采用奥氏体不锈钢焊接管制造空冷器管束,提高设备对酚、油等介质的抗腐蚀性,其设计使用寿命比原来至少增加56倍,延长了设备的使用周期,确保了装置长周期安全运行,其间接经济效益和社会效益是很大的。