问答题
某化工总厂2002年新上的热力网络节能技改项目经过两年安全运行后,2004年6月系统改造时,委托给某地方化工工程有限公司进行设计、安装、施工。2006年6月大修时更换合成塔内筒运行后,2006年10月氨合成塔二出管道爆炸起火,造成重大人员伤亡。
在2004年6月系统改造期间,业主安排加装合成塔后废热锅炉的技改项目,而且工期要求十分紧张。在施工过程中,项目部在既无现场设计施工图纸资料又未经详细计算的情况下,只凭工艺流程图进行施工。废热锅炉、塔前预热器、排管式冷却器等设备的位置均是由施工技术人员估计出来,用石灰划上标记线,在现场施工人员便开始挖基础进行安装。结果,合成塔与废热锅炉的安装间距过大,致使原构件的管道长度不足,短了1.5m;而且,还使废热锅炉合成气体进口与其对接的合成塔二出管道气体出口同向,造成合成塔二出管道必须弯制一个U形弯管才能与废热锅炉砌体进口对接。
原设计合成塔二出管道为φ137mm×24mm,材质为1Cr18Ni9Ti的合金管。施工时,改用原西德进口的φ127mm×24mm、10CrMo-910合金管。根据合成塔和废热锅炉的现场安装位置,二出管道与废热锅炉合成气进口对接需用5个弯头,前3个弯头由维修车间在用耐火砖砌成的加热炉上,将10CrMo-910管道加热后自行煨制,而另外两个弯头,即U形弯管,因加热炉和弯管半径小的原因,自行煨制有困难,负责现场施工的某人根据其他厂使用20号碳钢管作合成塔出口管的经验,决定用两个材质为20号碳钢φ127mm×24mm、90°的标准弯头,对焊成U形弯管状,直接接到合金钢管上,对因安装间隔加大而短缺的1.5m合金钢管,也采用20号碳钢代替。安装完毕后,没有组织竣工验收,试压后即投入运行。
2006年6月大修时,又将合成塔内筒更换为国内某厂生产的提温型合成塔内筒并于2006年7月投入运行后,合成塔出口温度由210℃提高到280℃。
2006年10月26日合成塔二出管道U形弯管(即废热锅炉进口弯管)突然爆裂,压力为28MPa的高压合成气体喷出着火,将离爆破管口22.4m的调度室南面门窗玻璃振碎、着火气体喷入室内,调度室平房顶部即刻烧毁坍落,合成塔二出管道碳钢U形弯头一段爆裂为3块,有两道焊缝开裂。
问题: 分析为什么采用20号碳钢管、弯头取代10CrMo-910合金管及弯头会造成爆裂事故。
【参考答案】
由钢材氢腐蚀与介质温度、压力关系的纳尔逊线可知,当温度为280~290℃、氢分压为14~16.8MPa时,碳素钢处于氢腐......
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