南京煉油廠是我國使用雙相不銹鋼焊接構(gòu)件比較早的一個企業(yè)。該廠原油中的無機鹽（NaCl、CaCl2和MgCl2）和硫化物（H2S、RSH、RSR等），在煉制過程中水解和熱解作用產(chǎn)生了大量H2S和HCI等腐蝕性較強的物質(zhì)。在該環(huán)境中Cl-的含量一般在100mg/L，最高達(dá)2000～4000mg/L；H2S為32～65mg/L。在常減壓裝置中，碳鋼產(chǎn)生均勻腐蝕，Cr13型馬氏體不銹鋼產(chǎn)生孔腐蝕，而0Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼發(fā)生了應(yīng)力腐蝕，造成設(shè)備在不發(fā)生任何形變的情況下突然破裂，生產(chǎn)被迫中斷，遭受極大的經(jīng)濟損失。事故的主要原因是Cl-引起應(yīng)力腐蝕。鑒此，該廠與北京鋼鐵研究院共同對 022Cr19Ni5Mo3Si2N（00Cr18Ni5Mo3Si2）雙相不銹鋼進行了研制。


   對研制的022Cr19Ni5Mo3Si2N 鋼板、碳鋼和 0Cr18Ni9Ti鋼的鋼板進行了掛片均勻腐蝕的比較試驗，試驗結(jié)果見表7-29。從表中可以明顯地看出，022Cr19Ni5Mo3Si2N 雙相不銹鋼均勻腐蝕速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他兩種材料。決定在已損壞的設(shè)備中的0Cr18Ni9Ti、1Cr13和碳鋼的焊接結(jié)構(gòu)全部更換為雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，經(jīng)十余年生產(chǎn)運行沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂情況，取得了明顯效果。


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1. 減壓塔頂揮發(fā)線襯里


   減壓塔的揮發(fā)線水平段因介質(zhì)為液相，處于管子下半周呈大坑蝕和順流方向的溝槽狀腐蝕，導(dǎo)致管子局部孔蝕穿孔。改用00Cr18Ni5Mo3Si2 雙相不銹鋼管（壁厚2mm，焊條選用A302），使用5年后檢查，液相部位襯里表面無腐蝕。減壓塔頂揮發(fā)線如圖7-2所示，其規(guī)格為1100mm，采用00Cr18Ni5Mo13Si2襯里，從塔頂出口到冷卻器全長約2500mm，用寬板塞焊（焊條 A302），已使用十余年，檢查數(shù)次，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。


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2. 水冷器


   常壓塔頂水冷器換熱面積為180㎡，用φ25mm×2.5mm×600mm的碳鋼管197根，在油氣入口處僅工作了3個月就腐蝕穿孔。后更換用00Cr18Ni5Mo3Si2 雙相不銹鋼管制作的一臺水冷卻管束的上半部，用0Cr118Ni9Ti鋼管制作了下半部。使用3年后進行對比檢查，發(fā)現(xiàn)下半臺0Cr18Ni9Ti不銹鋼管的焊接構(gòu)件，表面布滿腐蝕孔，且孔較深，在管板區(qū)域內(nèi)的管子出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕裂紋；同臺上半部的雙相不銹鋼管焊接構(gòu)件，完好無損，沒有出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。這就顯示出雙相不銹鋼焊接構(gòu)件，在同等條件下優(yōu)越于0Cr18Ni9Ti的焊接構(gòu)件。



3. 空冷器


   減壓塔頂原為水冷卻，后改為空冷器，采用Φ25mm×2.5mm×4500mm 不銹鋼管，由24片組成，其中用00Cr18Ni5Mo3Si2 雙相不銹鋼管制成9片，其余為0Cr18Ni9Ti 不銹鋼管。對冷凝水介質(zhì)進行分析為：pH＝7～8.9；Cl-16.51～499mg／L，一般小于150mg／L；H2S 52.7～175.93mg／L，最高達(dá)1055mg／L。


   空冷器運行8年后經(jīng)檢查，其中第三級空冷器中0Cr18Ni9Ti不銹鋼管束用0.6MPa 壓力做水壓試驗，發(fā)現(xiàn)空冷器上排管幾乎都發(fā)生泄漏。如在管板內(nèi)一段管子的孔腐蝕嚴(yán)重發(fā)生泄漏，有的連成直徑約5mm的腐蝕坑，有數(shù)條裂紋起源于腐蝕坑，為環(huán)形裂紋，長度9～11mm。管子內(nèi)外壁均有裂紋發(fā)生，有的裂紋已穿透管壁，裂紋有主裂紋和樹枝狀的細(xì)小支裂紋，裂紋有穿晶也有沿晶（即混合型），屬于應(yīng)力腐蝕裂紋的特征。


   對裂紋處的腐蝕產(chǎn)物進行能譜分析，其成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％）如下，管外表面Cl-：高達(dá)7.809；S：12.657；K：1.429； Ca： 3.011； Na：10.859；管內(nèi)表面Cl-：0.149；S：13.08；K：0.786；Ca：0.504。從能譜分析看出，可以認(rèn)為0Cr18Ni9Ti鋼管的應(yīng)力腐蝕破裂是由Cl-而引起的。后全部改用00Cr18Ni5Mo3Si2 雙相不銹鋼管，克服了上述缺陷。


   SAF2205 雙相不銹鋼管的焊接管道尺寸：168mmx13mm坡口形式與尺寸：60°單V形坡口，鈍邊2mm，根部間隙2mm。


   焊接工藝：母材與焊接材料的化學(xué)成分分別列于表7-30。采用TIG焊打底，焊絲直徑2.0mm。焊縫填充及蓋面采用焊條電弧焊，焊條直徑3.2mm。


   焊接參數(shù)列于表 7-31 ，焊接接頭的綜合性能列于表 7-32 。





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