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含CO2兩相流蒸汽管道撕裂泄漏失效的典型案例

2021-01-26 11:02:58 作者：本網(wǎng)整理來源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

含CO2兩相流蒸汽管道撕裂泄漏失效的典型案例

01 現(xiàn)象

某化工裝置的一條DN250冷凝水管道泄漏。該泄漏發(fā)生在管道的垂直部分，距離最近的焊縫約120毫米，位于上游。隨后管道爆裂，導(dǎo)致沿軸線的780mm x 550mm區(qū)域破裂，并被扔到距原始位置10多米的地方。泄漏位置及撕裂的管道材料見下面的照片。

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圖片圖1：泄漏的位置與形貌

02 工作條件與檢驗(yàn)

泄漏的管道材料是CS A106-Gr B Schedule 30，標(biāo)稱厚度為7.80mm。該管道在208℃@17.5 barg下運(yùn)行。泄漏的管道內(nèi)流體主要包含冷凝液和少量的乙二醇以及一些醛，冷凝液還包含CO2、有機(jī)酸。

檢驗(yàn)確定材料為普通碳鋼。在管道破裂之前，超聲波測(cè)厚儀顯示泄漏點(diǎn)周圍的最小厚度為2 mm。目視檢查未發(fā)現(xiàn)管道以及焊接接頭存在任何材料缺陷。硬度檢測(cè)表明材料強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)范圍。超聲測(cè)厚表明，管道線軸垂直部分變薄厚度不均勻。在肘部之后，在整個(gè)流動(dòng)方向的壁上發(fā)現(xiàn)了更多的變薄現(xiàn)象。

03 綜合分析

根據(jù)材料檢驗(yàn)和硬度測(cè)試，對(duì)比設(shè)計(jì)文件確定管道材料符合A-106 gr B CS管道的規(guī)范。目測(cè)也未發(fā)現(xiàn)材料或焊接缺陷。因此，故障的根本原因排除由于材料或制造質(zhì)量。泄漏點(diǎn)距離最近的焊接接頭較遠(yuǎn)，并且焊接熱影響區(qū)（HAZ）不太可能是導(dǎo)致管道泄漏的因素。

泄漏管的流體主要包含冷凝液，少量的乙二醇和醛。冷凝液還包含CO2和有機(jī)酸。工藝系統(tǒng)技術(shù)評(píng)估認(rèn)為該管道屬于易受濕式CO2和有機(jī)酸腐蝕，典型腐蝕速率為0.13-0.38 mm / y，嚴(yán)重時(shí)腐蝕速率可達(dá)1.8 mm / y。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，管道腐蝕減薄顯然與水相的存在有關(guān)。水平管段中顯示出蒸汽和冷凝液之間明顯的汽液相分離線。管道表面有小馬蹄形的凹坑。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)斷裂的碎片在一側(cè)嚴(yán)重變薄，而在另一側(cè)的厚度則相對(duì)完好。在肘部之后，在整個(gè)流動(dòng)方向的壁上發(fā)現(xiàn)了變薄現(xiàn)象。冷凝液對(duì)金屬表面的影響增加腐蝕速率，從而消除鐵垢，并使金屬快速腐蝕。變薄的形態(tài)清楚地表明了腐蝕（形成腐蝕垢并隨后通過腐蝕去除的循環(huán)）以及局部的點(diǎn)蝕和切槽。

04 結(jié)論

管道變薄的主要原因是腐蝕，并且蒸汽推動(dòng)的冷凝水（兩相流）對(duì)管道的沖擊致使管道壁面局部沖蝕減薄；在管子內(nèi)部形成的保護(hù)性腐蝕水垢會(huì)通過撞擊不斷去除，從而導(dǎo)致變薄加速。腐蝕與沖蝕的聯(lián)合作用致使管道局部的腐蝕速率超過管道的設(shè)計(jì)預(yù)期，造成了非預(yù)期的管道壁厚減薄至不能承受強(qiáng)度載荷，管道材料撕裂，泄漏失效。

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