塔底柴油蒸汽发生器管束裂纹分析及防范措施

塔底柴油蒸汽发生器管束裂纹分析及防范措施1.E-204 简介：1.1. E-204 简介 E-204 是柴油加氢装置塔底柴油蒸汽发生器，属于 U 形管式换热器。壳程串联蒸汽发汽包（D-501），介质为除氧水与蒸汽；管程介质为 240℃左右精制柴油。1.2.损坏经过 E-204 于 2025 年 11 月投用，2025 年 6 月发生内漏。更换新管束运转至 2025 年 1 月 17 日，再次泄漏。2.检测、修理情况2.1.检测、修理概述2025 年检测、修理，打开后在二、三、四管程的管板孔桥、管板与换热管焊肉、胀接处均发现肉眼可见的裂纹，对管板进行了着色渗透探伤，在一管程发现大量细微裂纹，达到报废标准，于是更换新管束运转。运转至 2025 年 1 月 17 日再次泄漏，打开后情况与 2025 年情况相似。四管程有一处较大的砂眼。2.2.宏观检验 E-204 管板表面和管子内部无明显腐蚀减薄痕迹，管板与管子的焊缝处既有径向裂纹，又有周向裂纹，将管子刨开检查，未见胀接痕迹。 从宏观检验可以看出，径向裂纹是热疲劳形成的，周向裂纹是焊接和应力共同作用的结果。2.3.金相检验 从已报废管板上取样，经打磨、抛光及浸蚀后进行金相检验，其中管板上选取点 1 处的金相组织为：铁素体+珠光体，有严重偏析现象，管子上选取点 2 处的金相组织为：铁素体+珠光体，焊缝上选取 3处的金相组织为：先共析铁素体+珠光体+针状铁素体，是应力过大产生裂纹的原因。 从检验可以看出管板金相组织不正常，有严重的偏析现象，周向裂纹是沿晶热裂纹，是由于焊接金属产生偏析和残余应力作用形成的；径向裂纹是穿晶裂纹，是应力过大和热疲劳共同作用形成的。2.4.硬度检验 E-204 管板的硬度值为 127-139BHLD，管子的硬度为：103-139HBLD，经检测管板与管子的硬度值均正常。2.5.化学分析 E-204 的管子材质是 10；管板材质为：16MnR。经光谱分析，所测元素化学成分符合相关要求，管板材质是合格的。3.原因分析：3.1.温差应力 E-204 的壳程入温度为 80-100℃，设计温度为 158 ℃，两个温度最大相差了 78 ℃，管程入口温度为 230-235 ℃，介质温差较大，造成管板、换热管各部分热变形不一致，产生较高的温差载荷。3.2. 制造原因 换热管与管板胀焊时，处于水平放置位置，无法保证换热管与管板间隙均匀，换热管与管板胀焊完成后，会造成局部过度变形，产生冷加工硬化；加之过胀，造成胀接处存在较高残余应力。加之换热器工作时的拉伸应力，为换热管的应力腐蚀制造了必要条...