转化炉是制氢装置的核心设备,而转化炉出口猪尾管则是转化炉的核心部位。连接转化炉管下部与出口集合管的弯弯曲曲的管子称为出口猪尾管,因形状类似猪尾而得名,既要传送工艺介质,又要吸收炉管和下集合管的热膨胀,以减小高温下炉管和下集合管的变形应力。因此出口猪尾管又是最容易发生泄漏着火的部位,分析清楚其产生裂纹的各方面原因,并采取相应的对策和措施,对制氢装置长周期安全生产具有重大意义。我们通过国内几家炼油厂同类装置猪尾管的事故案例,得出一个结论。那就是该问题是个普遍存在的问题,也是个难解决的问题。有多人做过研究和努力想找出本质原因,但是每个企业的问题不尽相同,可以借鉴,但不能照搬,因此借他人经验结合我们生产实际来分析我们自己装置的问题也是种方法。首先从工艺原理、工艺条件入手,分析转化炉工作条件、工作环境、传热方式和温度分布。通过转化炉的结构分析,研究炉管及猪尾管的受力状况。通过对失效猪尾管的外观检查、裂纹断面的微观形貌、能谱分析、金相组织分析、化学成分及表面氧化物分析,对本装置猪尾管失效的原因进行分析。然后在理论上对引起猪尾管开裂失效的原因一一进行深层次分析:先天设计缺陷导致热应力集中引起裂纹;结构形变应力导致薄弱环节开裂;焊接质量不过关导致热裂纹;碳化物沉淀产生了贫铬现象,而铬是抗晶间腐蚀的重要元素,它的减少势必引起耐腐蚀性能下降,最终导致发生沿晶界的腐蚀。高应力下高温转化气中氢在温度变化时的缺陷区域的聚集和析出产生了氢脆;金属材料高温下的蠕变变形和蠕变断裂。最为重要的是生产上异常波动,导致炉温的大幅变化,能加重和加快上述的所有影响,从而导致设备产生裂纹,其寿命急剧缩短。最后提出了一些改善措施来降低失效发生的可能性:按照规定的焊接工艺、材料、加工方法、技术要求、焊接检验、热处理来保证焊接质量,不产生裂纹,不产生缺陷,不析出碳化物;升级材质到高温性能更好的Incoloy 800HT,在同等工艺条件下使用寿命更长,出问题的几率更小;采用普通压力管道强度的弹性力学公式计算,需要增加壁厚才满足其在高温下的强度要求;开展结构优化和分析,改变猪尾管的形状来减小最可能断裂的两个焊缝的应力;保证生产上的平稳,不发生大幅波动,不加大应力,不加重对设备的影响。而从本质安全上考虑采用冷壁集合管,不用猪尾管则从源头上避免此类事故发生。因此要想转化炉长周期安全运行,焊接上必须没有缺陷,其次优化相应结构减少应力,最重要的是保证生产平稳,炉温不能大幅波动。猪尾管的事故重复发生,不是大家不重视,而是没有分析透彻,分析全面。引起裂纹的原因很多,不能顾此失彼,要有重点,但也不能忽略某一个。相应的措施也要对照原因全部照顾到,对症下药。中国石化荆门分公司制氢装置猪尾管裂纹案例是由于本身结构应力集中加上碳化物的析出弱化了晶界,引起晶间腐蚀,在高温蠕变、氢脆共同作用下产生裂纹。同时生产上的异常,造成炉温大幅波动,加速和加大了裂纹的产生。因此要想转化炉长周期安全运行,焊接上必须没有缺陷,其次优化相应结构减少应力,最重要的是保证生产平稳,炉温不能大幅波动。