套筒是分流塔設備上的重要零部件,其材料為10mm厚的Q235鋼和進口的TZ33鋼板。套筒的作用是分流疏導分流塔中的酸洗氣體,包括20%(體積分數)左右的H2S,60%(體積分數)左右的CO2 及部分水蒸氣,工作中承受一定氣體壓力,工作溫度約為100-110℃。生產中發現,套筒件因開裂多次發生泄漏事故,并且裂紋修補后不久又重新開裂,裂紋主要出現在焊縫熱影響區附近。經分析其缺陷產生的原因,發現采用高頻感應加熱電源進行去應力退火熱處理,可有效避免此種缺陷的產生。
分析認為,套筒內壁運行中承受一定氣體壓力,工件外圓切線方向上存在拉應力,同時在焊縫熱影響區還存在殘留內應力,因而工件的實際應力是殘留應力與工作應力的疊加結果。當疊加應力超過工件的臨界強度時,工件將產生開裂。從工件腐蝕應力分析可知,工件焊縫處熱影響區受到嚴重腐蝕,腐蝕作用使該部位抗拉強度下降,在腐蝕應力作用下后導致套筒開裂失效,即套筒熱影響區處開裂屬于應力腐蝕開裂破壞。
綜上分析,提出工藝改進措施如下:
(1)對焊后套筒,采用高頻感應加熱電源進行去應力退火處理,溫度為500℃。
(2)對已開裂工件的焊縫部位,在裂紋尖端處鉆小孔,目的是減少應力集中,使應力釋放;然后進行電焊修補。試驗發現,此法可提高工件壽命1倍多。
(3)為防止工件腐蝕作用,可在套筒內表面涂防護漆或用電化學保護方法,以降低和防止腐蝕介質對套筒的侵蝕,延長工件壽命。
(4)套筒應力腐蝕的防治要全面考慮,除上述諸點措施外,還要嚴格控制套筒材料選擇,控制焊接接頭的焊接質量和均勻性,防止晶粒粗大,盡量降低焊接接頭熱影響區的殘留應力,減少該區域因應力集中和腐蝕作用產生應力腐蝕開裂的隱患和危險。
采用改進工藝生產后,分流塔套筒焊縫應力腐蝕開裂缺陷不見了,使用壽命也大大提高,是傳統熱處理的2-3倍。更好的是此工藝適合大批量大規模生產,可以大大提高生產效率。
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