甲烷化换热器设计及使用中的一些问题

　　金影（淮化集团设计研究院，安徽淮南232038）表1甲烷化换热器特性特性I型"型壳程管程壳程管程工作压力/MPa3.23.23.23.2工作温度/！27-150215-90150-274339-215介质H2N2混合气H2N2精制气H2N2混合气H2N2精制气淮化集团*1830*装置新合成净化工序中的甲烷化换热器设备，在2001年8月因煤气配氮过程中氮气过氧操作引起爆炸，造成管束、管板严重变形以后，经修复继续使用，设备一直存在隐患。2004年初接到该设备更新设计任务，但更新的设备还没有来得及投用，在2004年12月5日又一次在膨胀节部位爆炸开裂、起火（见），不得不停车10天，经济损失惨重。

　　1甲烷化换热器的选材它是由I型、"型两台立式固定管板换热器串连而成。其特性如表1.依据介质温度、压力以及含：金影（1963-），女，江苏常熟人，工程师，主要从事A2级压力容器设计与审核。氪、氮特点，在选材、加工制造方面，首先考虑抗氪腐蚀。

　　氪腐蚀过程可分两个阶段。

　　阶段：在高温高压下氪被金属吸附，分解为原子氪，溶解在金属晶体中，并向晶体内部扩散，与钢中碳化物发生反应，生成甲烷（CH，）。甲烷无法扩散到钢的外面，主要聚集于晶界的微观孔隙。这样，终发展为局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，发展为裂纹。在外加应力作用下，裂纹继续扩展、传播，并形成网结，在靠近钢表面分层夹杂等缺陷中聚集、鼓泡。

　　第二阶段：钢中的碳向晶界扩散，并补充到碳氪反应的位置。这一阶段主要受碳化物分解速度和碳在基体中的扩散速度所控制。

　　一般来说，钢中的含碳量越高，则越容易发生氪腐蚀。它表现为孕育期短，腐蚀率增高和性能变化剧烈。此外，钢中碳化物的形态、大小、数量和分布，与氪腐蚀有密切关系。当碳化物呈片状、分布又不均匀时，氪蚀速率就加大。假若碳化物为球状，并且呈细小而均匀分布时，表面能降低，钢的抗氪蚀性能便大大提高。所以，抗氪钢基本上加工芫成后须热处理。调质处理的钢抗氪蚀性能好。这是因为，调质处理可获回火索氏体，这种组织中的碳化物呈球状，表面能较低，比较稳定，故可提高抗氪性。

　　综上所述，在选用抗氪蚀钢时，一方面要考虑钢的强度，另一方面为了提高抗氪蚀性能，应尽量降低钢的含碳量。国内外低合金抗氪蚀钢的含碳量一般不超过0.155.一般认为，在高温、高压氪中，当温度超过221！，压力大于1.4MPa，就有氪腐蚀，氪的压力增高，氪蚀的温度降低。基于以上考虑，I型换热器因氪蚀孕育期长，换热设计上采用*16MnR*.而"型换热器则采用含钼的低合金*15C（MR*为好。钼在晶界上有偏析，可降低晶界能，从而减少裂纹成孩的机率和速度。

　　2甲烷化换热器膨胀节设计现使用的甲烷化换热器是由某单位于1997年设计的。当时膨胀节的设计主要GB16749-1997膨胀节应力计算：（1）内压引起波纹管经向穹曲应力3（2）轴向位移引起波纹管经向穹曲应力5而计算组合大值R2s'引起的应力过大时，宜适当增加波数或减少波纹管壁厚。（b）当内压引起的应力过大时，则应减少波高，或增加波纹管壁厚。此台换热器温度高，压力大，这就决定了调整膨胀节结构来补偿的难度。

　　另外，平面失稳应力）=稳压力校孩不合格。

　　综上所述，波形膨胀节设计的不合理，以及开、停车频繁，波纹管经向穹曲应力大，是造成膨胀节大经向开裂爆炸的原因。目前，在各级及有关部门的大力支持下，一种新型甲烷化换热器将取代固定管板式换热器。

　　3结论的氪中，选材时应尽量选钢中含碳量低，添加合金元素低的合金钢。

　　膨胀节使用不适合于温度较高，压力较大的氪介质。如果选材合适，结构合理，I、"型甲烷化换热器改为u形管换热器较为理想。

　　>业界要闻美国发管道翻修科美国专用聚合物涂料有限公司（SPC）十多年来一直在开发适合管道翻修用涂料。该公司主要研究用于解决在运管道翻修作业有关的涂料。在运管道翻修比停运管道涂层翻修作业更具有挑战性，特别是管道基面的温度。当管道工作温度处于或低于周围环境的露点温度时，过量的湿气便会在管子外表面凝露。大多数液态环氧树脂高性能防蚀涂料在涂敷之前要求喷砂除锈，基面需没有污染物的干燥表面，而这些制约因素使涂层翻修区要求采用胶带粘结的修复系统，即石油膏与沥青胶带或与手工涂敷的石蜡相结合的涂层修复系统。与翻修作业有关的问题包拮：首先涂敷在未经喷砂除锈的基面上，造成腐蚀、缺陷或其它形式的管面污染在重新涂敷涂料之前未被清除掉；第二由于土壤的应力和沥青胶带方面的问题而出现涂层剥落的现象。实际上使管道与阴极保护系统成了屏蔽，此类涂层修复系统对抑制腐蚀所起的作用极小。因而导致了对有问题的区域需要进行频繁而且成本高昂的翻修。

　　SPC公司开发出一种100G固体分的、不含挥发性有机物（VBC）的液态环氧树脂涂料，将其专用于翻修管面工作温度低于其露点温度从而导致凝露情况的涂层。这种能与管面上其它涂层配位的涂料符合管道涂料的如下属性：须适应冲击的要求，能祗抗阴极剥离作用与热水粘附的要求，并具有一定的柔韧性，这种涂料将会与管面上的大量湿气共存，同时对喷砂除锈后的干燥管面提供优异的附着力。

　　江镇海