波紋管膨脹節(jié)作為一種良好的變形補(bǔ)償設(shè)備，目前在煉油廠催化裂化裝置(FCCU)、重油催化裂化裝置(RFCCU)及加氫等裝置中被廣泛應(yīng)用。但近年來(lái)，隨著油品性質(zhì)與加工深度的改變，這些裝置中奧氏體不銹鋼制作的波紋管均多次發(fā)生破裂穿孔現(xiàn)象，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在國(guó)內(nèi)外煉油廠FCCU中，發(fā)生腐蝕破壞最多的是提升管反應(yīng)器以及煙機(jī)與油氣入口線上的膨脹節(jié)，對(duì)RFCCU，主要發(fā)生在高溫取熱爐和三旋入口處的膨脹節(jié)，對(duì)加氫裝置，主要發(fā)生在蒸汽線上的膨脹節(jié)。

1、運(yùn)行調(diào)查及腐蝕失效原因分析

介質(zhì)中的油品中硫含量較高，催化劑與蒸汽中含有一些具有腐蝕性的Cl離子，對(duì)膨脹節(jié)裂口內(nèi)壁垢樣進(jìn)行X射線能譜分析及裂紋晶像組織分析，得出：①膨脹節(jié)腐蝕主要是由于腐蝕性硫化物、Cl－、H2O與應(yīng)力的存在，及其聯(lián)合作用的結(jié)果。②316、316l系列的奧氏體不銹鋼不耐濕態(tài)硫化物與應(yīng)力共存的環(huán)境。

2、膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

1）調(diào)整結(jié)構(gòu)降低應(yīng)力波紋管應(yīng)力主要集中在波峰與波谷處，采用雙層結(jié)構(gòu)，應(yīng)適當(dāng)減小壁厚，并采用多波段結(jié)構(gòu)和U型膨脹節(jié)曲率半徑大的波形，減少應(yīng)力集中，顯著降低膨脹節(jié)波峰與波谷的工作應(yīng)力值。對(duì)大直徑膨脹節(jié)，其壁厚也不宜太薄，最好是1～1.5mm，以免波紋管被腐蝕穿透。

2）隔離層改進(jìn)為了降低波紋管的工作溫度，通常需要在膨脹節(jié)導(dǎo)流筒與波紋管之間填充纖維棉進(jìn)行隔熱。但原纖維棉含氯，容易填充至波谷之間，在某些條件下，充當(dāng)腐蝕性物質(zhì)與水的載體，造成腐蝕加劇。為此，將其設(shè)計(jì)為多層隔離型，選用不含氯的陶瓷纖維氈，采用不銹鋼薄板或網(wǎng)，將其完全與波紋管隔離，既避免纖維氈本身接觸波紋管造成腐蝕，又阻止運(yùn)行介質(zhì)中腐蝕性物質(zhì)接觸或積聚于波紋管邊緣而造成腐蝕。

3）增加密封圈在導(dǎo)流筒與波紋管開口處增加密封圈，可以阻止腐蝕介質(zhì)入侵。對(duì)于密封圈，由于介質(zhì)溫度較高，需選用可耐1000℃高溫的碳纖維復(fù)合材料專門制作。

4）介質(zhì)流向和耐火層與導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)調(diào)整將膨脹節(jié)安裝方向定為所示方向，而介質(zhì)流向末端的結(jié)構(gòu)由直角方形改為流線斜型，則有利于介質(zhì)的流動(dòng)，減少其停歇與積累，降低腐蝕。

5）增加外部保溫套在波紋管外部增加保溫套，可以延長(zhǎng)停工時(shí)波紋管在露點(diǎn)溫度以上的時(shí)間，保持開工期間波紋管內(nèi)的溫度在酸的露點(diǎn)以上，減小腐蝕性介質(zhì)在此處凝結(jié)，另外還可以使波紋管承受緩慢的溫度變化，減少溫變應(yīng)力的產(chǎn)生幅度，從而減輕腐蝕。為滿足波紋管移動(dòng)的需要，保溫套最好裝在保溫罩上，與波紋管應(yīng)有足夠的間隙，以上結(jié)構(gòu)說(shuō)明見下圖：

3、膨脹節(jié)材質(zhì)選擇

縱觀膨脹節(jié)腐蝕，大多為氯離子及連多硫酸引起的孔蝕。而通常，奧氏體不銹鋼均具有連多硫酸SSCC的傾向，并且在Cl－環(huán)境下還極易產(chǎn)生穿晶型。煉油廠膨脹節(jié)材質(zhì)的耐蝕選擇，除了要求穩(wěn)定化處理，在700℃長(zhǎng)期高溫下能抗H2S和Cl-的腐蝕以及冷至室溫后抗連多硫酸的腐蝕之外，同時(shí)還要具備抗蠕變失穩(wěn)以及疲勞破壞的能力。

4、改善運(yùn)行介質(zhì)環(huán)境

避免腐蝕介質(zhì)在波紋管附近的積存與停留，確保波紋管干凈與干燥，可降低腐蝕。為此，在裝置停工時(shí)，通入冷卻蒸汽應(yīng)由小到大，當(dāng)膨脹節(jié)表面溫度至400℃時(shí)立即停止。停工后，再用壓縮風(fēng)或氮?dú)獯祾呃鋮s膨脹節(jié)和清洗處理，去除腐蝕性介質(zhì)。

5、優(yōu)化設(shè)計(jì)

膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)，現(xiàn)一般采用美國(guó)《EJMA》規(guī)定的試算法，按此方法得出的結(jié)果，實(shí)際上其最大許用壓力和壽命可能比設(shè)計(jì)值大許多而造成浪費(fèi)。若采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，在膨脹節(jié)的耐腐蝕設(shè)計(jì)中，，利用優(yōu)化軟件，確定最佳設(shè)計(jì)方案。

6、正確安裝與吊裝

膨脹節(jié)的安裝正確與否，對(duì)其疲勞壽命和管道系統(tǒng)的質(zhì)量影響很大。對(duì)復(fù)式膨脹節(jié)，尤其是水平布置的，應(yīng)先安裝好固定支架，避免波紋管承受中間段質(zhì)量，而產(chǎn)生剪切力。膨脹節(jié)吊裝時(shí)應(yīng)緩吊，不允許吊裝前拆松裝運(yùn)螺栓。

煉油廠中的膨脹節(jié)破壞失效,主要原因是硫化物及氯與各種應(yīng)力的聯(lián)合作用引起的SSCC。在膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)中，通過對(duì)膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、材料優(yōu)選、停工保護(hù)、合理制造、正確安裝及優(yōu)化設(shè)計(jì)等項(xiàng)措施以后，我廠設(shè)計(jì)制造的新型膨脹節(jié)的耐蝕性能大為提高，完全可以滿足生產(chǎn)的需要。