丁鋒

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

氨合成塔出口鍋爐給水預熱器內(nèi)漏分析及處理

丁鋒

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

針對氨合成塔出口鍋爐給水預熱器列管多次泄漏，主要介紹氨合成塔出口鍋爐給水預熱器列管泄漏腐蝕現(xiàn)象、原因以及泄漏后的修復處理和質(zhì)量檢測。

氨合成塔；鍋爐給水預熱器；列管內(nèi)漏；修復處理

寧夏石化公司化肥二廠氨合成塔出口鍋爐給水預熱器（位號：123-C1）是合成氨裝置區(qū)的關鍵設備。是寧夏石化公司化肥二廠2005年10月擴能改造新增一臺立式‘U’型管換熱器，管側(cè)為氨合成塔出口工藝氣，殼側(cè)為進汽包鍋爐水，與原換熱器（123-C）串聯(lián)運行。分別于2006年2月，2007年8月，11月，12月，2008年5月、8月，2009年4月檢修堵漏，共計堵管149根。該換熱器自投運以來先后出現(xiàn)多次泄漏，且泄漏點不斷增加，泄漏量不斷增加，已嚴重影響到后續(xù)鍋爐水系統(tǒng)及蒸汽系統(tǒng)安全運行，雖檢修了多次，對泄漏的換熱管進行了補焊、堵管處理，試壓合格后投入運行不久又發(fā)生了泄漏（見表1）。

表1 123-C1設備技術參數(shù)

圖1

圖2

1 泄漏原因分析

通過多次對換熱管與管板之間泄漏情況分析[1-4]，發(fā)現(xiàn)泄漏部位主要集中在管子管板的端口泄漏（管子與管板脹接、焊接焊縫處泄漏），在換熱管與管板的連接焊肉處存在砂眼或裂紋（見圖1、圖2）。

（1）從現(xiàn)場泄漏量較密集的部分換熱管分布發(fā)現(xiàn)，全部出現(xiàn)在合成塔出口工藝氣入口處（溫度340℃，工藝氣介質(zhì)主要為H2，N2，NH3），在工藝氣入口側(cè)的管板及換熱管焊縫相對于其他部分長時間處于高溫環(huán)境，殼程靠近此部分的鍋爐水局部氣化，在此部分管板及換熱器形成局部高溫熱應力集中，換熱器焊縫出現(xiàn)裂紋后逐漸泄漏。

（2）反復開停車，加減負荷。特別是在后系統(tǒng)氨合成塔停車，而前系統(tǒng)鍋爐給水系統(tǒng)正常運行的情況下，換熱器內(nèi)部管程微正壓，殼程正常運行，壓差達到6 MPa ～10 MPa，長期處于較大壓差情況下，增加換熱管與管板脹貼處及焊縫的應力負荷。

（3）設備制造過程中，對換熱管的脹貼及強度焊施工過程質(zhì)量控制不嚴格，每根換熱管的脹貼尺寸及標準沒有嚴格統(tǒng)一，出現(xiàn)個別換熱管過度脹或脹貼不到位，都增加了換熱管此部位出現(xiàn)裂紋而泄漏的隱患。

（4）在出現(xiàn)個別換熱管泄漏后，堵漏施工方案不完善，簡單進行堵頭加手工電焊密封的形式。致使施工過程中對相鄰換熱管焊縫造成損傷，換熱器管口變形等細微缺陷，在正常運行中產(chǎn)生腐蝕開裂，形成新的漏點。

2 堵漏修復

2.1 查漏

采用低壓，高壓兩種查漏方案，同時在施工過程中配合著色（PT）無損檢測。殼程在鍋爐水系統(tǒng)充0.5 MPa氮氣進行低壓查漏，發(fā)現(xiàn)漏點逐步堵漏消除，低壓查不出時，啟動鍋爐給水泵控制殼程壓力至6.0 MPa～9.0 MPa進行高壓查漏，再次進行堵漏直到全部消除。

2.2 堵漏及焊接工藝質(zhì)量控制

（1）用角向砂輪機把泄漏口堆焊的焊肉進行整體鏟除，對于管板與殼體邊緣的死角部位用磁力鉆或金屬銑刀進行鉆削處理，打磨的高度略低于原管板2 mm，且圓滑過渡，不得有尖角。利用棒式砂輪機把管板與換熱管、換熱管與堵頭間的連接內(nèi)角縫打磨成合適的焊接坡口，采用著色探傷檢查，以確保氣孔、裂紋等缺陷全部清除。在打磨過程中，為防止損傷打磨邊緣部位的新?lián)Q熱管，采用臨時堵頭進行保護。

（2）焊前用氣焊對焊接部位局部加熱至150℃以上，以便于保證焊接質(zhì)量。

（3）安裝堵頭進行堵管，堵頭低于管板1 mm～2 mm，再用電焊封死（見圖3）。堵頭壓入管內(nèi)要盡量壓緊，當堵頭與管子牢固配合后應停止壓入，否則會損壞孔帶，干擾附近的管子接頭，并使堵頭和管孔變形而配合不良，繼而發(fā)生再次泄漏。

圖3 U型管內(nèi)損傷焊接示意圖

（4）第一遍焊接采用手工氬弧焊，焊絲為φ2.0的TGS-309，蓋面焊采取手工電焊，焊條φ2.5 A302焊條。每次焊后降溫冷卻至50℃進行著色檢查，若檢查發(fā)現(xiàn)有缺陷則重新打磨處理，直至未檢查出任何缺陷為止。焊接時，每焊完一層焊縫，應用錘子對焊縫及周圍適當進行錘擊，以消除焊接應力。為防止飛濺對其他焊口的沾黏，應有防護措施，應注意焊接第二層時要錯開起弧點和收弧點的位置，切記電弧碰及附近管端（見圖4～圖6）。

圖4 堵頭加工示意圖

圖5 堵頭加工示意圖

圖6 臨時堵頭加工示意圖

圖7 U型管端頭外焊縫泄漏焊接示意圖

（5）對于管子與管板外角焊縫存在泄漏的，則用棒式砂輪機將泄漏部位打磨干凈，直接用焊絲進行補焊（見圖7）。

（6）對于管子與管板內(nèi)角焊縫存在泄漏的，利用棒式砂輪機把管板與換熱管、換熱管與堵頭間的連接內(nèi)角縫打磨成合適的焊接坡口，安裝堵頭進行堵管（見圖8）。

3 結(jié)語

圖8 U型管端頭內(nèi)焊縫泄漏焊接示意圖

氨合成塔出口鍋爐給水預熱器（123-C1）是合成氨裝置的重要設備，其運行工況好壞和使用壽命長短除了與換熱器合成塔本身的材質(zhì)、設計、制造、安裝、維護等方面密切相關外，還與運行管理及操作人員的操作水平、責任心、都有著十分密切的關系，只有嚴格執(zhí)行操作規(guī)程細心操作，減少負荷大的波動，減少開停車次數(shù)，才能保證此換熱器的安全、穩(wěn)定、長周期運行。

［1］ 鋼制壓力容器.GB150-1998.

［2］ 鍋爐給水預熱器制造技術條件.GB/T3343-93.

［3］ 承壓設備無損檢測.JB/T4730-2005.

［4］ 壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程.

中國二氧化碳干法加砂壓裂獲重大突破

4月25日，長慶蘇里格氣田。隨著蘇東XX-XXC4井二氧化碳干法加砂壓裂試驗的圓滿完成，集團公司重大現(xiàn)場攻關試驗項目-二氧化碳干法加砂壓裂技術，在川慶鉆探工程公司歷時3年的重點攻關下，完成由重點設備研發(fā)、室內(nèi)工藝技術試驗到作業(yè)現(xiàn)場驗證的關鍵性“三步走”，為這項技術在國內(nèi)標準化作業(yè)、規(guī)?；瘧玫於ɑA。

二氧化碳干法加砂壓裂技術，通過使用液態(tài)二氧化碳代替常規(guī)水基壓裂液，具有無殘渣、無水相、返排快、對儲層無傷害等優(yōu)點，在環(huán)保增儲方面優(yōu)勢明顯。

為加快這項國際前沿技術的重點攻關，2013年，集團公司在川慶鉆探設立二氧化碳壓裂增產(chǎn)研究室，由這個公司所屬長慶井下技術作業(yè)公司、鉆采工程技術研究院長慶分院聯(lián)手長慶油田蘇里格氣田研究中心技術攻關?？蒲腥藛T相繼研發(fā)4代二氧化碳密閉混砂裝置和新型氮氣增壓裝置，同時配套新型二氧化碳儲液裝備、卸荷旋塞閥遠程控制系統(tǒng)、二氧化碳壓裂施工數(shù)據(jù)采集一體化技術及新型提黏劑體系，通過在長慶油田14口井進行先導性試驗，解決了二氧化碳干法加砂壓裂施工排量低、帶壓混砂難、液態(tài)二氧化碳挾砂性能差等世界性難題，實現(xiàn)了二氧化碳干法加砂壓裂由單井單層到單井多層、油管注入到油套同注+環(huán)空加砂壓裂等多種施工工藝方式的重要升級。

這項技術采用系統(tǒng)化施工控制、智能化數(shù)據(jù)采集、微地震裂縫監(jiān)測等技術手段，突破了二氧化碳生產(chǎn)組織難度大、參與施工設備多、實施成本高、作業(yè)周期長等規(guī)?；瘧闷款i，建立了完整的二氧化碳作業(yè)工藝技術規(guī)范、壓裂施工作業(yè)標準及HSE體系，為二氧化碳干法加砂壓裂技術在國內(nèi)規(guī)?；瘧锰峁├碚撘罁?jù)和現(xiàn)場技術支撐，在致密砂巖層改造中達到國際一流、國內(nèi)領先水平。

（摘自中國石油新聞中心2017-05-03）

TE962

A

1673-5285（2017）05-0146-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.05.035

2017－04-25

丁鋒（1979-），2002年畢業(yè)于西安科技大學機械設計及制造專業(yè)，2002年9月至今就職于中國石油寧夏石化公司化肥二廠機動科，郵箱：df231-007@163.com。