压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

80万吨 年航煤脱硫醇R 7101反应器 80万吨/年航煤脱硫醇R-7101反应器 万吨/ 进料导压管裂纹断裂失效分析( 进料导压管裂纹断裂失效分析(一) 发现开裂的导压管系80万吨/年航煤脱硫醇R- 7101反应器进料管靠近焊缝部位(近堆焊处)。 该装置2002年9月正式投入使用运行。发现进料 导压管近焊缝处出现管内介质向外泄漏现象。随 即组织检查，通过表面着色探伤发现管子外壁有 穿透裂纹存在。 该进料导压管操作参数如下：– – – – 操作压力： 操作温度： 管内介质： 管子材料： 2.8MPa 240℃ 航煤 0Cr18Ni9Ti

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(二) 进料导压管裂纹断裂失效分析( 导压管材料的化学成分分析 该材料牌号为0Cr18Ni9Ti,系奥氏体不锈钢无缝钢 管，说明实际使用的材料与设计选用材料相同，所 用材料无误。

C 实测 标准 0.05 ≤0.08

Mn 0.51 ≤2.0

Si 0.59 ≤1.0

P 0.009 ≤0.03

S 0.008 ≤0.03

Cr 18.33 17.0~19.0

Ni 10.00

Ti 0.36

8.0~11.0 0.25~0.7

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(三) 进料导压管裂纹断裂失效分析( 进料导压管裂纹宏观形貌分析

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(四) 进料导压管裂纹断裂失效分析(

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(五) 进料导压管裂纹断裂失效分析(

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(六) 进料导压管裂纹断裂失效分析( 导压管材料的金相组织 导压管管子母材组织呈多边形奥氏体孪晶 组织，并有颗粒状碳化物存在，少量的灰 色条状为铁素体相，焊缝组织呈单相奥氏 体树枝状组织，从材料的组织说明未有脆 性相析出。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(七) 进料导压管裂纹断裂失效分析(

焊缝金相

母材金相

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(八) 进料导压管裂纹断裂失效分析( 裂纹断口的微观形貌分析

疲劳源

疲劳纹

疲劳纹

疲劳纹

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

进料导压管裂纹断裂失效分析(九) 进料导压管裂纹断裂失效分析(1、本次导压管产生的裂纹属疲劳裂纹。 2、建议对同类进料导压管承插焊及热影响区 进行外表面着色检查，一旦发现有裂纹应 及时修理。 3、预防导压管类似裂纹的再次产生的措施是 承插焊接处的焊缝堆高不易过高，并做到 焊缝熔合区部位圆滑过渡，以避免该处几 何形状突变，造成过大的应力集中。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (一) 加氢单元的一个阀门发生泄漏，泄漏位置在阀体与法兰的 承插连接焊缝处，在焊缝中心线有一道裂纹。 该阀门所在位置是循环氢压缩机入口分液缸沉筒液位计一 次阀。 相应的工况为： 操作压力： 110Kgf/cm2 温度： 40℃~50℃ 介质： H2,其中H2S

含量为400~500ppm 阀体材质： 碳钢 该阀门为900磅级的1″闸阀，采用法兰连接，法兰和阀体 之间为承插焊接。该阀门制造后按B31.3标准，因焊缝处 壁厚小于19mm,未进行焊后热处理。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (二) 承插焊阀门材料的化学成分分析 化学成分表明，该阀门的材料为低碳钢，对应相 应的钢号标准，该材料应为20号钢，没有选材问 题。

C 母材 焊缝 0.22 0.13

Mn 0.58 1.12

Si 0.28 0.63

S 0.014 0.016

P 0.007 0.010

Cr 0.06 <0.03

Ni 0.06 0.04

Cu 0.22 0.22

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (三) 承插焊阀门裂纹宏观形貌分析

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (四)

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (五)试样的金相组织 母材和热影响区的组织 为铁素体和珠光体， 为铁素体和珠光体，热 影响区的组织呈魏氏组 织，焊缝组织由网状铁 素体、珠光体、 素体、珠光体、上贝氏 体组成。热影响区( 体组成。热影响区(抛 光态) 光态)还存在弧状的夹 杂，这些夹杂对本次裂 纹扩展及断裂应无影响。 纹扩展及断裂应无影响。 母材的晶粒较细， 母材的晶粒较细，应该 是受焊接后的冷却速度 影响， 影响，且未进行焊后热 处理。 处理。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (六)

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (七)从微观断口形貌可以看到，该疲劳断口附着腐蚀产物，但仍可以看到 从微观断口形貌可以看到，该疲劳断口附着腐蚀产物， 疲劳辉纹，而产生疲劳辉纹的必要条件是裂纹尖端处于张开型的平面 疲劳辉纹， 应变条件下。因此该断口应是高应力低周期疲劳断口。 应变条件下。因此该断口应是高应力低周期疲劳断口。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (八) 由计算模型可知，未焊透时焊缝根部应力集中，应力水平 相当高，同时阀门在循环氢压缩机附近，存在振动，因此 形成了导致疲劳裂纹产生和裂纹扩展的较大应力幅。而如 果焊缝是焊透的，则焊缝根部的应力水平低。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢单元阀门裂纹失效分析 (九)结论： 根据本次失效分析，确认由于焊缝未焊透，存在应力集 中，是本次阀门承插焊缝疲劳裂纹产生的原因，不存在 应力腐蚀问题。 对于目前在用的类似阀门，应对承插焊缝进行检测，对 于存在未焊透以及类似工况的阀门应于更换。 今后采用阀门，应选用对接焊结构的阀门，且焊后需要 进行无损检测，确定不存在有害缺陷。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

加氢压缩机二级活塞杆断裂失效分析 (一) 本次发生活塞杆断裂的加氢压缩机系加氢裂化装置中 的重要设备之一。该机组运行至2003年8月15晚上， 突然发生二级活塞杆断裂情况，造成紧急停车事故

。 打开机组进行检查，发现压缩机的活塞杆断裂的部位 是在十字头法兰与十字头螺母联接处第二齿顶部位， 沿第二齿齿顶处将整个活塞杆沿垂直轴线方向断裂成 两段，见图所示。

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

二级活塞杆断裂失效分析(二) 二级活塞杆断裂失效分析( 该活塞杆的材料，牌号为Custom450。该材料为沉 淀硬化不锈钢。它是通过加入沉淀强化元素铜、银、 铝等来满足材料强度和塑性要求的，该材料主要特 点是高的强度、较好的延性和优异的耐腐蚀性能。 通过化学成分分析结果来看，现场所用材料与设计 选用材料基本一致，没有材料误用的可能性。C 断裂样品 标准值 0.08 0.03 Mn Si Cr 14.73 15.0 Mo 0.71 0.8 Ni 6.5 6.0 Al 0.8

0.48 0.52 0.25 0.60

压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 4

二级活塞杆断裂失效分析(三) 二级活塞杆断裂失效分析( 活塞杆断口的宏观形貌分析