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一段炉上升管裂纹产生原因及处理

[日期:2011-12-14] 来源:  作者: [字体: ]

四川美丰化工股份有限公司20t/a合成氨装置的一段炉炉膛温度(TIA-143)在20109月出现异常现象:对流段最东面的1组竖琴排管的上升管上部有泄漏,该管道的保温铁皮下端部已被泄漏的气体冲破,其表面有明显的漏出气体燃烧的一簇蓝色火苗。停炉拆检该上升管,发现其上部离心铸管与过渡管焊缝的上熔合线有穿透性裂纹,裂纹长度为整圈焊缝的2/3,裂纹端面平整;支撑该上升管的弹簧支吊架(S组,安装于输气总管上)的压板已与顶盖接触顶死,不能有效补偿热胀伸长量,无法消除热膨胀引起的热应力。

针对此种情况,进行了原因分析。

1.焊接速度和层间温度控制不当,引起热影响区的焊接应力增大、晶粒变粗、韧性降低,且一段炉管位于炉膛内外交接部位,运行时承受温差变化大,存在较大的温差应力。

2.实际生产负荷变化频繁且变化幅度大,使其受到较大的疲劳载荷,从而引起疲劳断裂。

3.因上升管的弹簧支吊架S组存在故障,在上升管因热膨胀需向上伸长时,因压板已与顶盖接触,只能向下移动,不能向上移动,从而造成 管道系统中的管道被拉断。

采取的处理措施如下。

用不锈钢砂轮将裂纹彻底打磨干净,按要求采用氩弧焊对称焊接处理并严格控制层间温度和焊接速度,然后对焊缝及热影响区探伤;对弹簧支吊架S组进行调整,通过向下旋紧支吊架顶部的压紧螺母,使压板向下移动10 mm;稳定装置的生产负荷;运行中加大对一段炉、管道支架等的巡检力度,定期对支吊架进行外观检验,并记录冷、热态时的位置和读数;停车大修时,对炉管进行蠕胀测定和探伤检查等,以保证管道和设备的长期安全运行。

    通过采取以上处理措施,一段转化炉顺利点火开车,一段炉炉膛温度、炉内反应、炉顶弹簧支吊架在热态变化下都正常,炉顶各弹簧支吊架读数变化在正常范围内。由于处理及时,避免了因一段炉泄漏而引发的燃烧、爆炸及一段炉因烧踏而损毁的重大安全事故。
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