淺談?wù)羝麏A套管的沖刷腐蝕和防護(hù)

淺談?wù)羝麏A套管的沖刷腐蝕和防護(hù)摘要：在石化、化工生產(chǎn)中，蒸汽夾套管被廣泛用于輸送流體(粘性流體、凝固性流體、高熔點(diǎn)合成液等)場合。所謂蒸汽夾套伴熱管就是在夾套管中內(nèi)管輸送工藝介質(zhì)，內(nèi)管和外管間隙中通以蒸汽，對介質(zhì)輸送管加熱保溫的特殊管道伴熱方式。由于輸送管的外表面均勻的接觸蒸汽，整條管道沒有溫度梯度，從而保持管內(nèi)輸送流體的流動(dòng)性能和溫度，防止輸送過程中在管道中凝結(jié)。它的伴熱效果遠(yuǎn)比普通伴熱管好。沖刷腐蝕又稱為磨損腐蝕。是金屬表面與流體之間由于高速相對運(yùn)動(dòng)而引起的金屬損壞現(xiàn)象。蒸汽夾套管由于其本身結(jié)構(gòu)具有特殊性，存在一些缺點(diǎn)，在蒸汽的長期沖刷下，夾套內(nèi)管的蒸汽入口處容易發(fā)生泄漏，由于泄漏點(diǎn)在內(nèi)管管壁上，給檢修工作帶來一定困難。因此找出沖刷腐蝕的原因，并進(jìn)行有效的防護(hù)對裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要意義。關(guān)鍵詞：蒸汽；夾套管；沖刷腐蝕；防護(hù)蒸汽管道1.1蒸汽管道的含義蒸汽管道包括蒸汽凝液管道與蒸汽管道兩大重要部分，蒸汽管道是熱力管道的其中一種，熱力管道又稱為熱力管網(wǎng)(Districtheatingnetwork)。熱力管網(wǎng)是指從放置鍋爐的地方，提供熱量的地方等地方出發(fā)的，來形成供熱管道形成的熱力管網(wǎng)。熱力管網(wǎng)分為蒸汽管網(wǎng)與熱水熱網(wǎng)。蒸汽管網(wǎng)是按照不同類型劃分，通過蒸汽的高壓，中壓，低壓來進(jìn)行的。蒸汽管道的用途蒸汽管道用于數(shù)量大，不易分離，會(huì)產(chǎn)生有毒氣體的化工產(chǎn)品，例如：石油。石油的分離會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，例如：一氧化碳、二氧化硫、硫化氫與二氧化氮等氣體。然而，這些氣體是不可以直接排放在空氣當(dāng)中。蒸汽管道，可以防止有毒氣體排放在空氣中，減少空氣污染。使用蒸汽管道的好處蒸汽管道的使用，有效的減少空氣污染。在蒸汽管道的使用過程中，不會(huì)讓蒸汽管道中的物品隨意流失，可以使有毒氣體，不會(huì)隨意的排放在空氣中，一定程度上減少了空氣污染。蒸汽管道的安裝，不需要補(bǔ)償器與固定支架，使得節(jié)約了大量成本。減少資源的浪費(fèi)。蒸汽管道可以做到隔熱，保溫，防潮，防水，防火，耐腐蝕地特點(diǎn)。使得蒸汽管道的使用壽命大大增加。原因分析接管座與母管采用異種鋼焊接材料。由于異種鋼焊接接頭存在材料成分、機(jī)械性能與物理性能上的差異，壽命周期大大低于同種鋼接頭，運(yùn)行一定周期后極易發(fā)生早期失效。接管與母管之間結(jié)構(gòu)不合理，膨脹受到限制，存在較大應(yīng)力集中，焊縫極易發(fā)生金屬疲勞而早期失效。另外，由于保溫不良、接管座與母管存在較大溫度差時(shí)，也同樣會(huì)導(dǎo)致金屬疲勞。蒸汽母管正上方的接管存在冷凝水倒灌，或者蒸汽母管正下方疏放水管排水不及時(shí)，母管內(nèi)壁不停地受到低溫水的沖擊和冷卻，該處溫度交變劇烈，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較集中，導(dǎo)致母管內(nèi)壁金屬發(fā)生疲勞，從而使母管在預(yù)留孔周圍產(chǎn)生放射狀裂紋。2.4攻角的影響流體的入射方向與材料表面的夾角稱為攻角。攻角對材料沖刷腐蝕的影響，主要體現(xiàn)在攻角不同，流體對材料表面的沖擊力在水平和垂直兩個(gè)方向上的分量大小不同，兩個(gè)方向的分量此消彼長。在攻角較小時(shí)，水平分量作用更大，此時(shí)材料的損傷主要是由切削機(jī)制產(chǎn)生的；在攻角較大時(shí)，垂直分量作用更大，流體撞擊材料表面，此時(shí)材料有兩種損傷形式：一是在流體的沖擊下，材料表面產(chǎn)生凹坑和凸起，凸起部分在流體的不斷沖擊下被沖掉；另外在流體的不斷沖擊下，沖刷表面上會(huì)產(chǎn)生細(xì)小裂紋，細(xì)小裂紋不斷增多并擴(kuò)展，最終材料呈片狀脫落。因此，會(huì)存在某一沖刷角度，流體沖擊力在兩個(gè)方向上的分量合力最大，對材料的損傷最大。從而使材料的沖刷腐蝕速率達(dá)到最大。夾套管的蒸汽入口與夾套內(nèi)管成90°，此時(shí)垂直分量的撞擊作用較強(qiáng)，而水平分量產(chǎn)生的切削量很小。因此，疲勞磨損是主要的，微切削磨損是次要的。夾套內(nèi)管長時(shí)間承受蒸汽的高速、正面沖擊，受到?jīng)_擊力最集中的地（即蒸汽入口處）也就最容易被磨損腐蝕。2.5材料硬度及表面特性的影響材料硬度對沖刷腐蝕也有一定的影響，材料硬度的影響與材料使用條件有關(guān)。在腐蝕環(huán)境比較溫和的條件下使用時(shí)，硬度對材料的耐沖刷腐蝕性能影響較大，材料硬度越高耐沖刷腐蝕的性能就越好。另外，在一定的沖刷速度下，光滑的表面也能起到保護(hù)基體材料的作用?？刂撇呗苑治?.1識(shí)別和隔離故障SG故障SG的放射性明顯高于完好SG的放射性，而且傳熱管斷裂SG的水位增長比完好的SG水位增長快。一旦確定了發(fā)生故障的SG,為限制放射性物質(zhì)不可控排放，保護(hù)員工、公眾和環(huán)境，優(yōu)先減少排污流量，將排污從冷凝水抽取系統(tǒng)切換到廢液排放系統(tǒng),進(jìn)行故障SG水/汽側(cè)的隔離。從規(guī)程中可知,識(shí)別和隔離故障SG的方法在SOP、EOP規(guī)程中是相同的。3.2一回路及故障SG的冷卻與降壓控制目標(biāo)是盡快平衡一/二回路間的壓力以減小泄漏,同時(shí)要保證一回路的冷卻，防止一回路沸騰。一/二回路間的壓力平衡準(zhǔn)則為：（PS+5bar）>PR>（PS-1bar），式中，PR為一回路的壓力，PS為故障SG溫度所對應(yīng)的飽和壓力，這在SOP、EOP規(guī)程中是一致的。通過完好的SG冷卻一回路，SOP規(guī)程中，只使用大氣排放閥；而EOP規(guī)程中，優(yōu)先使用冷凝器排放閥，若冷凝器排放閥不可用則使用大氣排放閥，使用冷凝器排放閥冷卻時(shí)，則可能將故障SG的放射性物質(zhì)帶入二回路，污染常規(guī)島設(shè)備。冷卻的同時(shí)，必須通過噴淋給一回路進(jìn)行降壓，并通過排污系統(tǒng)帶來的活塞效應(yīng)給故障SG降壓。在SOP的ECS的序列4中，對故障SG的壓力控制還需關(guān)注SG的液位，主要是考慮到測量的不確定性并留出足夠的裕度，只有當(dāng)故障SG的液位高于-0.5m時(shí)，才將排污流量調(diào)節(jié)到最大值。而當(dāng)故障SG的水位低于-0.5m時(shí)，則關(guān)閉排污閥，以防止SG傳熱管裸露而引起的二次側(cè)強(qiáng)烈降壓，從而重新恢復(fù)一回路向二回路的泄漏。這在EOP規(guī)程中是沒有被考慮的。在SOP的ECP3的序列1控制中增加了A/B區(qū)的概念，這在EOP中是沒有的。其含義為：A區(qū)為欠飽和區(qū)，運(yùn)行點(diǎn)在此處無堆芯沸騰風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)可控制安注；B區(qū)為飽和區(qū)，運(yùn)行點(diǎn)在此處，若一回路壓力驟降（停運(yùn)安注），會(huì)導(dǎo)致堆芯沸騰，如需控制安注，則需要滿足其他的輔助判據(jù)。沖刷腐蝕的防護(hù)4.1改善設(shè)計(jì)合理的設(shè)計(jì)是降低和防止沖刷腐蝕最根本的措施之一?？梢試L試在蒸汽入口處加防沖板，以減小蒸汽對夾套內(nèi)管的沖刷；光滑的表面具有更強(qiáng)的抗沖刷能力，提高夾套內(nèi)管外壁光潔度的要求，也是個(gè)可以考慮的方法。合理選材管道選材要綜合考慮投資、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。選用硬度大一些的金屬材料做夾套內(nèi)管，在這種介質(zhì)沒有腐蝕性情況下，管材料硬度增大，其抗沖刷腐蝕能力也將隨之增大。延長了管線的使用壽命，減少了因管線泄漏造成的堵塞管線，停車檢修的成本，其經(jīng)濟(jì)效益顯而易見。降低流速在實(shí)際生產(chǎn)中，控制流速是最可行的方法，也是唯一的方法，如果其它條件不變，降低流速就可以有效降低管道的沖刷腐蝕。腐蝕檢測對現(xiàn)有的夾套管線加強(qiáng)腐蝕檢測，很明顯地，沖刷腐蝕的位置在蒸汽入口處有針對性地定期檢測這些沖刷嚴(yán)重部位的壁厚，能夠幫助我們找到和掌握沖刷腐蝕的速率和規(guī)律，這是防治沖刷腐蝕最有效的方法之一。結(jié)語沖刷腐蝕過程復(fù)雜，影響因素比較多，且相互影響，給