石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.05.012

辽宁石油化工大学学报 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (5): 80-83.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2022.05.012

石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析

赵志伟¹(), 姜文全¹(), 郭俊峰², 安延海², 李志², 张瑶²

^1.辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001
^2.中国石油天然气股份有限公司辽河石化分公司，辽宁盘锦 124022

收稿日期:2021-11-16 修回日期:2022-01-16 出版日期:2022-10-25 发布日期:2022-11-18
通讯作者: 姜文全
作者简介:赵志伟（2001⁃），男，本科生，过程装备与控制工程专业，从事管线腐蚀防护技术方面的研究；E⁃mail:626124279@qq.com。
基金资助:
辽宁省自然科学基金项目(20170540587);辽宁省教育厅科学研究经费项目(L2019024);辽宁省大学生创新创业训练项目(2021101480049)

Crack Failure Analysis of Torch Burner Pipeline in Petrochemical

Zhiwei Zhao¹(), Wenquan Jiang¹(), Junfeng Guo², Yanhai An², Zhi Li², Yao Zhang²

^1.School of Mechanical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.Liaohe Petrochemical Company，China Petroleum and Natural Gas Co. ，Ltd. ，Panjin Liaoning 124022，China

Received:2021-11-16 Revised:2022-01-16 Published:2022-10-25 Online:2022-11-18
Contact: Wenquan Jiang

摘要/Abstract

摘要：

研究了火炬燃烧器管线开裂区域的破坏机理，通过对管线进行低倍宏观分析、材质分析、显微镜金相分析、扫描电子显微镜（SEM）微观形貌及能谱分析（EDS）与实验相结合的手段，找出了管线失效开裂的原因，进一步分析了敏感环境（介质）、敏感材料和应力状况对管线开裂失效造成的影响。结果表明，在一定的温度下，管线内形成H₂S＋CO₂＋H₂O的酸性腐蚀环境，火炬燃烧器管线的不锈钢材质敏化严重，存在严重的晶间腐蚀；晶间腐蚀造成管壁表面晶粒剥落，产生点蚀坑，点蚀坑处又成为应力腐蚀裂纹的裂纹源；火炬燃烧器管线在制造加工、装置运行等过程中会产生一定程度的应力集中，在腐蚀介质、敏感材质和应力集中三个因素的影响下，火炬燃烧器管线会发生晶间型应力腐蚀开裂而失效。

关键词: 应力腐蚀, 管线开裂, H₂S, 应力集中

Abstract:

The failure mechanism of pipeline cracking area of ground flare burner was studied. Through the combination of low?power macro analysis, material analysis, microscopic metallographic analysis, scanning electron microscope (SEM) micro morphology and energy spectrum analysis (EDS) and experiment, the causes of pipeline failure and cracking were found out. The sensitive environment (medium), the influence of sensitive materials and stress conditions on pipeline cracking failure were further analyzed. The results show that at a certain temperature, an acidic corrosion environment of H₂S+CO₂+H₂O is formed in the pipeline, and the stainless steel material of the flare burner pipeline is seriously sensitized and has serious intergranular corrosion; Intergranular corrosion causes grain spalling on the surface of pipe wall, resulting in pitting pits, which become the crack source of stress corrosion cracks; The flare burner pipeline will produce a certain degree of stress concentration in the process of manufacturing, processing and device operation. Under the condition of corrosive medium, sensitive material and stress concentration, the flare burner pipeline will fail due to intergranular stress corrosion cracking.

Key words: Stress corrosion, Pipeline cracking, H₂S, Stress concentration

中图分类号:

TE969

赵志伟, 姜文全, 郭俊峰, 安延海, 李志, 张瑶. 石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(5): 80-83.

Zhiwei Zhao, Wenquan Jiang, Junfeng Guo, Yanhai An, Zhi Li, Yao Zhang. Crack Failure Analysis of Torch Burner Pipeline in Petrochemical[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2022, 42(5): 80-83.

图/表 6

图1 管线开裂现场

图2 管线内外表面裂纹形貌及宏观低倍裂纹形貌

图3 裂纹处不同放大倍数的金相组织分析结果

图4 管断口处的微观形貌

图5 管断口处的能谱分析结果

表1 火炬气组成 (%)

成分	体积分数	成分	体积分数
N₂	29.39	丙烯	1.14
H₂	36.09	丁烷	4.28
甲烷	3.74	丁烯	3.11
乙烷	4.00	CO₂	5.50
乙烯	6.35	H₂S	5.27
丙烷	1.13

参考文献 14

1	狄彦，帅健，王晓霖，等.油气管线事故原因分析及分类方法研究［J］.中国安全科学学报，2013，23（7）：109⁃115.
2	强整齐.石油炼化企业腐蚀控制措施研究［J］. 化工设计通讯，2021，47（9）：17⁃18.
3	姜文全，郑磊，杨帆，等. 脱硫装置中换热管束腐蚀破坏机理研究［J］.安全与环境学报，2019，19（6）：1927⁃1932.
4	孙成，韦博鑫.X80埋地管线应力腐蚀开裂关键影响因素研究进展［J］.油气储运，2021，40（9）：973⁃979.
5	郝龙琼，雷芳.基于熵权的可拓方法的化工单元安全等级评价模型探讨［J］.当代化工研究，2021（18）：51⁃52.
6	马秋荣，李平全，庄传晶，等. 输送管裂纹扩展的研究［J］.压力容器，2000，17（3）：12⁃15.
7	王刚，何建军，李微，等.12Cr1MoV钢在碱金属硫氯盐中的腐蚀行为［J］.机械工程材料，2018，42（11）：1⁃5.
8	Rajabipour A，Melchers R E.Service life of corrosion pitted pipes subject to fatigue loading and hydrogen embrittlement［J］.International Journal of Hydrogen Energy，2018，43（17）：8440⁃8450.
9	付慧，陈朝轶. 含硫代硫酸根铝酸钠溶液中时间对Q345钢腐蚀的影响［J］. 表面技术，2018，47（11）：166⁃172.
10	赵国仙，王雅倩，计玲，等.油田苛刻环境中2205双相不锈钢的腐蚀行为［J］.机械工程材料，2018，42（2）：82⁃87.
11	胡家顺.裂纹管结构的振动分析与裂纹识别［D］.大连：大连理工大学，2009.
12	闫腾飞，姜昊君，姜文全.减黏裂化换热管束腐蚀泄漏机理与防护研究［J］.辽宁石油化工大学学报，2019，39（5）：83⁃87.
13	冈毅民.中国不锈钢腐蚀手册［M］.北京：冶金工业出版社，1992.
14	陆世英，王欣增.不锈钢应力腐蚀事故分析与耐应力腐蚀不锈钢［M］.北京：原子能出版社，1985.

[1]	李俊池, 谢飞. CO₂增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 38-42.
[2]	李思雨，张巨伟，林海波. 含未熔合缺陷的三通管安全性分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(1): 71-76.
[3]	付亮,张国福,刘丹. 三催气压机入口过滤器短接开裂失效原因分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2017, 37(2): 48-53.
[4]	王国庆1,闫萍1,张智超2,朱向哲1. 热焊工艺对2. 2 5 C r 1Mo钢应力腐蚀性能的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2015, 35(6): 42-44,48.
[5]	赵龙,张德琦. 基于AN S Y S的钢管混凝土支架注浆孔位的分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2015, 35(1): 54-57.
[6]	王岩, 宋天民, 张国福, 徐东，孙祥广，孟媛媛. 逆焊接处理对不同材料抗应力腐蚀性能的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2007, 27(3): 32-34.
[7]	于　明, 宋天民,等. 重催油浆蒸气发生器管板开裂原因及防治[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2005, 25(3): 39-42.
[8]	王丽娟, 张国福,等. 泵轴断裂原因分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2005, 25(3): 43-47.
[9]	张玉光. 904L 在甲乙酮生产装置中开裂原因分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2005, 25(1): 64-66.

石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析

Crack Failure Analysis of Torch Burner Pipeline in Petrochemical

HTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 14

相关文章 9

编辑推荐

Metrics