周林 张强
内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 010321
摘要：尾气锅炉是利用生产环境中产生的高温流体，作为内源生产蒸汽的一种特殊换热器，也就是在化工生产过程中流体所经过的冷却器。它是利用了锅炉内余热提供蒸汽所形成的一种动力装置。如果要按照其结构特征来对其进行划分，一般可将其划分为管壳式和套管式两种，本文结合作者实际的工作经验，对于某化工厂在实际生产过程中，硫回收装置中的管壳式尾气回收锅炉，在使用过程中常见的一些问题进行介绍和影响因素分析，希望能够帮助读者更好的认识到锅炉缺陷的原因以及在具体操作时应注意的事项。
关键词：废热锅炉；介质；换热器
引言：尾气回收锅炉主要是利用高温流体热源作为生产蒸汽，在化工生产过程中属于热交换装置。不同生产厂和使用者在实际使用过程中会根据具体的回收对象以及环境特点对回收装置进行一定的改造。作者所承接的改造委托工作就是一个硫回收装置。客户在使用一段时间之后，发现装置内部出现了硫化物结晶和管束开焊泄漏的情况，需要对其进行解决及要求我部对产生问题的原因进行分析，并在找出缺陷原因之后对其进行改进，使其能够满足产品的使用需求。
1.设备概况
改造对象为尾气回收废锅，工作压力壳程为0.5兆帕，管程为0.015兆帕。工作温度壳程为158摄氏度，管程为250摄氏度。换热面积达到了174平方米。介质是壳程为水和饱和蒸汽，管程为烟气。
经过专业仪器的辅助测试以及人工观察，可发现此套装置出现严重质量问题，主要分布于以下几点，其设备的后半部位的管头出现了严重的泄漏情况，管材表面覆盖有一层结晶物，而且已经出现了较为明显的腐蚀性话，经过检测发现管头中存在裂纹，现场清理完成之后，发现后端的管箱及管板之间没有按照设计规范来进行浇筑现场拆解的照片显示，出现了硫化物结晶，并且管板与换热管之间的焊缝出现了开焊。
2.故障原因分析
2.1结晶物沉淀
由于此套锅炉原先是属于流回收系统的组成部分，其设备换热面积为106平方米，根据实际使用要求，工艺部门曾对硫回收装置的废热锅炉部分进行了改造，将其换热面积增加到171平方米，换热管的长度也进行了相应的加长，这就导致了烟气在运行过程中面临的管程行程更长，而加热环境又趋于核心位置，也就是说在后半程管道内的温度已经无法满足烟气的使用需求，这导致了后半部分由于温度降低而导致烟气沉淀，变成了硫化物，附着在管道内成为了硫化物结晶，在设备的表面也附着有大量的硫化物，经过现场调查发现在安装过程中安装人员并没有按照管件的操作指南严格操作，在安装过程中没有对设备内部进行浇筑，导致了管板焊缝和流体介质与硫化物结晶之间没有阻隔从而直接解除，导致了表面出现了非常严重的腐蚀现象。
2.2异种金属引起的焊缝开裂
针对换热管与管材之间焊缝开裂的情况作者与同事在现场进行了复盘分析，发现经拆卸之后，换热管与管材之间使用的金属材料是不同的，原先金属材料的换热管材料为20#钢，钢板为Q245r。管材和换热管的材质不存在一样金属焊接面临的焊接不良的情况。但是公益部门在改造过程中并没有注意到两种材料之间性质之间的差别，在进行材料替换时，他们使用了S32168替换了原有的20#钢，导致不同钢材之间在焊接过程中面临异种金属焊接的情况。在高温工作环境下，由于两种金属的膨胀系数不同，导致在高温时应力过于集中，长时间的应力集中导致，在管板与换热管之间出现了焊缝撕裂，最终出现裂纹。总结原因就是由于焊接部位的材料由于膨胀系数不同，在高温环境运行下会无法均匀分摊应力过于集中在焊接处，连接部位经长时间的应力作用产生开裂。
2.3硫化氢应力腐蚀开裂
该废弃锅炉属于硫回收，废弃锅炉管成介质为含硫烟气混合物主要为二氧化硫，水蒸气和硫化氢在高温环境下这些材料会非常容易的就造成湿硫化氢应力腐蚀，对所处环境的金属造成严重腐蚀。设备经长时间腐蚀之后产生氢致质开裂是无法避免的。从业人员一般将这种原因所导致的损伤称之为氢损伤。氢损伤导致的开裂与宏观缺陷之间是存在相关联系的，材料的宏观变形是后续材料出现开裂的条件，由于宏观屈服需求，在这样的条件下会由于膨胀系数不同，造成应力集中于一点，从而导致高盈利持续施加对材料造成韧性下降的损伤，在外部则表现为腐蚀开裂的情况。
3.修复方案
3.1现场设备返修
针对使用现场所出现的各类问题，首先作者与其他同事组织相关人员对现场设备进行返修，保证其后续能够继续顺利生产，对存在缺陷的管头进行返修，采取碳弧气刨，对缺陷位置进行清除，清理完毕后对清理位置再进行一次pt检测，确保符合使用需求后按照工艺评定进行补焊返修。如果pt检测反应探伤不合格，需继续加深去除相应杂质和缺陷物，并再次进行pt检测，直到符合要求。按照焊接工艺的评定要求进行焊补，返修后首先对其外观进行检测，外观检测合格后进行pt检测，要求100分百进行检测，直到检测合格后再使用进水压测试，进水压测试之前对安装盲板和关闭阀门的方式，将设备与生产系统彻底断开，防止在测试过程中出现其他影响测试结果和生产系统安全的因素。外部检修完成后，安装压力表用于测试压力升降情况，将设备连接到试，压泵缓慢升至工作压力并保压确保无泄露情况，然后升至实验压力保压至少半小时。
结束语：
废弃硫回收的工艺中，废气回收锅炉长期会处于高温环境下，而硫在高温环境中又容易产生硫化物，如果对其工作区域的温度无法进行均匀控制，就有可能导致这类硫化物。在遇冷后冷却形成结晶，由于硫化物结晶具有较强的腐蚀性，一定会对其外部的金属材料造成腐蚀，最终破坏，材料密封性造成开裂和损坏。面对这种特殊的使用环境和使用对象，必须要清楚的了解其具备腐蚀性的特征，减少出现焊缝连接处使用不同材料的情况，防止出现由于受热膨胀程度不同而引起的损坏。
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