PTA装置中结晶罐发生应力腐蚀的原因分析.pdf

2021年第1期质量技术监督研究NO.1.2021（总第73期）QualityandTechnicalSupervisionResearchGeneralNO.73PTA装置中结晶罐发生应力腐蚀的原因分析叶南昌，林勉鹏（福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院，福建漳州363000）摘要：文中通过对某石化企业生产装置结晶罐的腐蚀状况进行检验描述，围绕该设备的流程特点、操作条件、设备选材和制造等方面对设备的腐蚀类型和影响进行分析，提出修理方案和预防措施。关键词：应力腐蚀；裂纹；结晶罐1引言表1设备主要参数表PTA是精对苯二甲酸（PureTerephthalicAcid）的英文缩写，常温下为白色晶体或粉末，无色无味，为重要的大宗有机原料之一，其主要用途是生产聚酯纤维（涤纶）、聚酯瓶片和聚酯薄膜。当前国内PTA的生产工艺过程大致可分为两个过程：一是氧化单元，在这过程原料对二甲苯（PX）以醋酸为溶剂，在催化剂作用下与空气2问题描述中的氧气反应得到粗对苯二甲酸（CTA），经过结晶、分离和干燥操作得到粗品；二是加氢精制单元，依据TSG21-2016《固定式压力容器安全技粗对苯二甲酸经加氢精制去除杂质，再经结晶、术监察规程》[1]和检验方案对该容器内表面的对分离和干燥得到精对苯二甲酸。由加氢反应器出接焊缝和角焊缝（具体部位如图1黑线所示）进来的PTA水溶液经过五个连续搅拌的结晶罐进行行渗透检测。经检测，发现容器两侧封头直边段降温、降压、去除杂质后，可产生出符合要求的内表面（见图2）、接管及其补强区（见图3）、PTA产品。本次检验发现问题的设备为第二结晶管孔及周边母材（见图4）部位均发现大量密集器冷凝罐。设备参数如表1所示。型裂纹。收稿日期：2020-05-08作者简介：叶南昌，男，福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院，高级工程师林勉鹏，男，福建省锅炉压力容器检验研究院漳州分院副院长，高级工程师析仪对样品进行分析，结果见表3。表3金相检验部位粉末中元素的相对含量（质量分数）3.3裂纹微观形态分析图1第二结晶器冷凝罐探伤部位图为进一步了解裂纹的微观形态，同时选择了该容器的多个部位进行金相检验。检验结果如下。图5左测封头母材组织图2封头直边段裂纹图6左封头母材组织（裂纹处）图3接管补强板裂纹图7封头与筒体热影响区组织图4管孔周边母材裂纹3原因分析图8筒体母材组织为查明容器内表面复合层裂纹产生的原因，对该容器的母材进行取样分析。3.1工作介质分析查阅设备平时运行记录以及分析化验结果，图9筒体母材组织（裂纹处）工作介质的主要成分见表2。表4金相结果分析表2工作介质分析表3.2腐蚀产物分析在封头裂纹区域割取一块试样，采用能谱分左封头正常组织为奥氏体+析出物+形变马说明该容器的不锈钢材料在制造过程中会发生敏氏体，从图6上可以看到晶界已被腐蚀，奥氏体化作用倾向。发生敏化作用的不锈钢，在腐蚀介晶界有碳化物析出，且部分碳化物以颗粒状形式质作用下，贫铬区的晶界与晶粒之间会建立起一在晶界上聚集，并呈现连续的网格状，但晶粒本个具有很大电位差的活化-钝化腐蚀电池，在腐身未被腐蚀，说明裂纹由材料内部向外表面扩展。蚀介质的作用下贫铬区被快速腐蚀，晶界首先遭从图7上可以看出，封头与筒体热影响区的金相到腐蚀破坏。组织为奥氏体和δ-铁素体；晶界同样被腐蚀，通过对容器使用介质的分析，未发现有对不且析出碳化物同样聚集在奥氏体晶界，裂纹呈现锈钢敏感的介质存在，但通过对腐蚀产物的能谱沿晶、穿晶扩展两种特征。由图8可知，筒体母分析，发现裂纹基体表面腐蚀物中含有Br元素。材裂纹处的金相组织为奥氏体、析出物和少量变0Cr18Ni9材料在发生敏化作用后，在拉应力和溴形马氏体，裂纹也呈沿晶扩展特征。综合上述金离子的共同作用下，极易产生应力腐蚀。这是由相组织分析，奥氏体晶粒本身未被腐蚀，但晶界于Br离子活性较强，它能吸附在不锈钢表面破坏有明显腐蚀，同时有碳化物析出，并有少量的碳其钝化膜，形成点蚀。同时在高温环境下，Br离化物以颗粒状分布于晶粒上，有几处能看到晶粒子会在点蚀坑内一步浓缩，点蚀就会向深处发展，脱落的凹坑和晶粒脱落。裂纹呈沿晶分布，在热进而形成裂纹[4]。影响区少量伴有穿晶现象，裂纹源由材料内部向外表面扩展[2]。5修理工艺4产生裂纹原因分析因为裂纹分布在其容器内部不锈钢复合层表面，在修理前应对容器内表面进行100%渗透检测，根据对材料的腐蚀产物元素分析和金相分析确认所有裂纹，打磨消除全部裂纹，并确定裂纹结果可知，该复合板材料的内表面产生了应力腐是否扩展至基材。对于已扩展至基体的，应先由蚀。应力腐蚀的产生需要有三个必要条件：一是有资质的单位进行堆焊补平，之后再使用板厚为敏感的金属材料；二是特定的腐蚀介质；三是足6mm的316L不锈钢板进行裁剪贴补焊接在整个容够大的拉伸应力。器内部。衬板贴覆前