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PDH高温氢烃泄漏管线裂纹的在线焊接

严维山;李远征;冀红飞;钱晓健;毛克有

【摘要】分析了丙烷脱氢装置第四反响器出口到热联合换热器E201-3入口42英寸(1英寸=2.54cm)管线存在约40cm长的焊缝裂纹成因和处理风险,针对处理过程中存在的难点提出安全的焊接方案,焊缝经过3个月持续监测未觉察再次泄漏.这是国内首个同类装置大直径高温氢烃泄漏管线在线焊接的成功案例.

【期刊名称】《浙江化工》

【年(卷),期】2023(049)010

【总页数】3页(P44-46)

【关键词】丙烷脱氢;丙烷脱氢制丙烯(PDH);焊接;裂纹

【作者】严维山;李远征;冀红飞;钱晓健;毛克有

【作者单位】东华能源(宁波)材料,浙江宁波315812;东华能源(宁波)材料,浙江宁波315812;东华能源(宁波)材料,浙江宁波315812;东华能源(宁波)材料,浙江宁波315812;东华能源(宁波)材料,浙江宁波315812

【正文语种】中文

引言

东华能源〔宁波〕材料66万t/a丙烷脱氢制丙烯装置〔以下简称“PDH”〕于2023年11月份投产，该套装置承受UOP公司的OleflexTM工艺。

主要由原料预处理单元、反响单元、催化剂再生单元、冷箱分别单元、SHP单元、

精馏单元、PSA单元组成。装置自开车以来始终运行平稳，但在2023年1月22日，操作人员巡检觉察第四反响器出口到热联合换热器E201-3的反响流出物管线弯头处冒出火苗，经检查觉察在弯头的上游焊口有约40cm长的裂纹。该管线内介质为氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等的混合物，其中还含有50ppm的H2S。该管线直径42英寸〔约106cm〕，介质温度约600℃，泄漏后马上着火，为掌握火势先由维保单位制作临时卡箍夹住裂纹削减泄漏量，并用氮气进展灭火。

泄漏状况分析

泄漏点状况

来自冷箱来的丙烷与氢气的混合气，再经过热联合进出料换热器E201-1～4与来自第四反响器的反响流出物分两路经过E201-1～4与反响器进料换热，依次经过进料加热炉、第一反响器、第一中间加热炉、其次反响器、其次中间加热炉、第三反响器、第三中间加热炉、第四反响器，然后反响流出物从第四反响器分两路分别进入E201-1～2，和E201-3～4，与反响器进料换热后进入压缩分别系统，该泄漏点位于第四反响器出口到E201-3管线处，经检查弯头的前一道焊口处觉察有两段裂纹，一段长度为40cm，另一段长度为20cm，管线裂纹泄漏点见图1。泄漏介质主要为丙烷、丙烯、氢气，该介质温度600℃，泄漏后与空气接触发生自燃着火，制作临时铁质抱箍，临时掌握住了泄漏量。

泄漏缘由分析

在2023年7月份施工时，E201-3前面的弯头与直管段错边量到达10mm，无法焊接，只能把原直管段的管线切割掉150mm长，然后用一段150mm长的短管做过渡，这样错边量削减从而完成了焊接，焊后无损检测合格。正是此处焊接的焊缝在本次消灭了裂纹，导致泄漏着火，分析主要缘由是错边量大导致焊接时消灭

应力且应力未能消退所致。

图1管道焊缝裂纹泄漏点

图2是开裂焊缝的显微金相分析照片，可见开裂是完全沿晶的，是与主断裂面平行的柱晶结合面裂纹，说明该处枝晶偏析对焊缝强度产生了严峻减弱。

图2完全沿晶的裂纹金相分析照片2焊接论证

公司召开专题会争论该管线裂纹能否焊接，设备、安全、工艺等相关专业依据行业阅历发表了不同看法。

主见停工处理的观点认为：首先，危急性大，现场存在着火、爆炸、中毒、坠落、坍塌等风险；其次，温度高，裂口长，焊接难度大；国内PDH装置没有先例，鉴于风险大，在没有格外把握的状况下停工处理最稳妥。

主见在线焊接的观点认为：国内自然气管道处理缺陷时有过在线焊接的成功案例[1]，而且有的炼油装置处理小泄漏点时也有在线焊接的应用，但需要聘请国内焊接专家，制定详尽的焊接方案，实行恰当的安全措施，尽量降低风险，有保障地完成任务。

焊接前的风险分析

经过争论，公司同意在线焊接作业，并由安环部门针对此次施工作业进展风险分析及制定相应对策，具体状况见表1所示。

表1风险分析与对策序号事故类别对策1烫伤穿戴防高温工作服、防高温手套2火灾氮气吹扫焊口及泄漏处，预备灭火蒸汽3爆炸氮气稀释可燃气至爆炸下限以下，实时监测4高处坠落脚手架搭建承受防坠措施，人员系安全带5物体打击作业点四周及下部搭防坠网，划定戒备区，非作业人员制止靠近6坍塌脚手架经专业人员搭建，安全部审核通过使用7中毒佩戴防毒面具并定时更换，实时检测H2S