放空单引接管断裂原因分析及管理启示
覃素贤，康晓辉，张永清
（靖远煤业集团刘化公司，甘肃 永靖731603）
［摘 要］介绍一起合成氨装置循环机出口管放空单引接管在脉冲载荷作用下的断裂事故，通过对断口的宏观检查、接管材料的化学成分分析、硬度测定及金相组织检验等，查找原因，并阐述其缺陷处理措施及管理启示。
［关键词］ 循环机；放空单引接管；断裂；原因分析；缺陷处理；管理启示
［中图分类号］ TQ 113.25+1 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）05-0062-03
活塞式压缩机作为化工生产中压缩工艺气体的大型转动设备，主要通过曲轴、曲柄连杆机构往复运动而实现气体压缩，故与其相连的缓冲器及管线不可避免地受到交变载荷的作用。交变载荷作用下，缓冲器及其相连管线便产生往复振动，如果管道安装布置不合理、管卡固定不牢靠等，往往会造成管道薄弱部位发生断裂。现就公司一起3#M-8压缩机（往复式单级双作用对称平衡型M-8/275-304）出口管高压单引出口垫圈［1］上的焊接接管在运行过程中因受到该类载荷作用，从根部角焊缝发生断裂，大量循环气泄漏，造成系统紧急停车的事故作一简介。
1 管道使用及断裂情况
1.1 管道操作工艺条件
氨合成装置中未完成反应的气体（循环气）经循环机再次增压后送入合成塔反应，单引接管作为系统压力调节和放空装置，一般情况下都装在循环机出口管高压法兰连接中间（如图1），其工艺参数为：DN15（φ35 mm×9 mm），材质为20号钢；操作压力31.4 MPa；介质成分H2 56%、N2 18.8%、NH3 8.6%、（CH4+Ar）16.6%；操作温度≤100 ℃。使用时间为8个月。
1.2 接管断裂情况
出口单引接管从角焊缝垂直向上约600 mm水平转向，水平段离断裂点3 800 mm处设置管卡，固定管卡间距过大，管线不可避免地受到脉冲气流和主管线的振动，处于共振状态。断裂发生在高压单引出口垫圈的角焊缝，沿焊缝影响区完全断裂，而断裂的单引接管无变形、无腐蚀，外部防锈漆完好。
图1接管位置及断裂部位示意
2 接管断裂原因分析
2.1 断口宏观检查
对断口切片清洗后，宏观检查很容易观察到断面（如图2）呈典型的疲劳断裂特征，存在疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区3个疲劳断裂特征区［2］。接管断裂面较粗糙，疲劳源区有台阶，裂纹扩展区存在明显的弧线带，疲劳裂纹扩展初期断面呈深灰色，该区域约占整个断面面积的1/4；大面积的灰色区域为疲劳裂纹快速扩展区，呈放射状，约占整个断裂面面积的 3/4；瞬时断裂区为45°剪切唇，面积相对较小，宽度约 2 mm。
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