碳钢冷凝器是一种常见的管壳式换热器类型,通常以水或空气为冷却剂来去除热量,广泛应用于石油、制冷、动力及冶金等领域。由于水的制冷能力较大,且间冷开式循环冷却水系统相较于直冷开式循环冷却水系统耗水量小,与我国节约用水的原则相一致,工业中常优先采用间冷开式循环冷却水系统,因此对基于间冷开式循环冷却水系统的碳钢冷凝器展开研究具有十分重要的工程意义。目前碳钢冷凝器正逐步向高温高压、大型化的方向发展,间冷开式循环冷却水系统经长期运行后,也会出现水质下降甚至严重恶化等问题,导致安全事故频频发生,人身安全和经济效益也受到重创,因而亟需开展碳钢冷凝器的安全研究。本文对某炼油企业碳钢冷凝器展开失效及风险分析研究,可为预防同类型冷凝器失效提供理论参考。经观察碳钢冷凝器现场开检情况,并结合壳程介质成分分析结果,明确管束穿孔失效与壳程闪蒸塔顶气无关;通过监测并分析间冷开式循环冷却水系统一年的主要水质指标,发现循环冷却水结垢倾向较强,对腐蚀产物进行电感耦合等离子体发射光谱和离子色谱分析,确定循环冷却水中含有碳酸钙等无机盐垢。通过对穿孔失效管束进行化学成分分析和金相检验,判定基体自身材质合格;对管内腐蚀产物进行宏微观形貌观察和能谱分析、X射线荧光分析以及X射线衍射分析,确定管束内部普遍发生溶解氧腐蚀和微生物腐蚀,管束内壁垢层主要由无机盐垢、腐蚀垢及生物黏泥垢混合而成,并造成严重的垢下腐蚀,而侵蚀性极强的氯离子可加速垢下闭塞区的酸性自催化效应,从而导致管束短时间内穿孔失效。围绕碳钢冷凝器系统完整地建立失效事故树,其定性分析结果表明系统危险性大且失效途径多;借助贝叶斯网络模型对碳钢冷凝器进行定量分析,得到系统节点的失效概率以及根节点的后验概率,寻找影响系统失效的关键风险因素,从而有针对性地制定控制措施,防范或化解设备运行中的各种风险。