南京煉油廠雙相不銹鋼焊接工藝流程

? 南京煉油廠是我國使用雙相不銹鋼焊接構件比較早的一個企業。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生了大量H₂S和HCI等腐蝕性較強的物質。在該環境中Cl^-的含量一般在100mg/L，最高達2000～4000mg/L；H₂S為32～65mg/L。在常減壓裝置中，碳鋼產生均勻腐蝕，Cr13型馬氏體不銹鋼產生孔腐蝕，而0Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼發生了應力腐蝕，造成設備在不發生任何形變的情況下突然破裂，生產被迫中斷，遭受極大的經濟損失。事故的主要原因是Cl-引起應力腐蝕。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遠低于其他兩種材料。決定在已損壞的設備中的0Cr18Ni9Ti、1Cr13和碳鋼的焊接結構全部更換為雙相不銹鋼焊接結構，經十余年生產運行沒有發現應力腐蝕破裂情況，取得了明顯效果。

1. 減壓塔頂揮發線襯里

? ?減壓塔的揮發線水平段因介質為液相，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。減壓塔頂揮發線如圖7-2所示，其規格為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，檢查數次，未出現異?，F象。

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，發現下半臺0Cr18Ni9Ti不銹鋼管的焊接構件，表面布滿腐蝕孔，且孔較深，在管板區域內的管子出現了應力腐蝕裂紋；同臺上半部的雙相不銹鋼管焊接構件，完好無損，沒有出現應力腐蝕裂紋。這就顯示出雙相不銹鋼焊接構件，在同等條件下優越于0Cr18Ni9Ti的焊接構件。

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1055mg／L。

? ?空冷器運行8年后經檢查，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，發現空冷器上排管幾乎都發生泄漏。如在管板內一段管子的孔腐蝕嚴重發生泄漏，有的連成直徑約5mm的腐蝕坑，有數條裂紋起源于腐蝕坑，為環形裂紋，長度9～11mm。管子內外壁均有裂紋發生，有的裂紋已穿透管壁，裂紋有主裂紋和樹枝狀的細小支裂紋，裂紋有穿晶也有沿晶（即混合型），屬于應力腐蝕裂紋的特征。

? ?對裂紋處的腐蝕產物進行能譜分析，其成分的質量分數（％）如下，管外表面Cl^-：高達7.809；S：12.657；K：1.429； Ca： 3.011； Na：10.859；管內表面Cl^-：0.149；S：13.08；K：0.786；Ca：0.504。從能譜分析看出，可以認為0Cr18Ni9Ti鋼管的應力腐蝕破裂是由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。

? ?焊接參數列于表 7-31 ，焊接接頭的綜合性能列于表 7-32 。

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