二氧化碳压缩机不锈钢冷却器破裂(SCC)事故

【事故概况、经过】
        某厂二氧化碳压缩机一段、二段及三段中间冷却器，采用304L型不锈钢制造，在投产1年半后，相继发生泄漏；到2年半时，泄漏很严重，不得不全部更换。经检查，裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位，属应力腐蚀破裂。
【事故原因分析】
         （1）所使用的冷却水尽管氯化物含量很低（该厂使用的冷却水中，氯化物只有0.002％～0.004％），但据统计，奥氏体不锈钢设备在氯化物含量＜0.005％的使用环境中，发生应力腐蚀破裂事故最为常见。
            对管壳式热交换器，壳程走水中的氯化物会主要在高温端（工艺介质进口）管子与管板连接部位（管头）浓缩富集，发生应力腐蚀破裂。
            氯化物浓缩富集的原因有:
            ①管子与管板的连接一般采用先胀后焊的胀接工艺，在胀管深度小于管板厚度时，便形成缝隙区，从而造成缝隙内氯化物迁移困难形成盐垢，氯离子浓度大大提高；
            ②CO2进口温度为260 ℃，进入的冷却水剧烈汽化，造成氯化物浓缩，在缝隙区富集形成盐垢。
对立式交换器而言，由于出水管位置低于管板，管子不能完全被淹没而存在气、液界面，水的沸腾汽化造成氯化物的浓缩富集而形成盐垢。
            经检测:CO2冷却器开裂管的缝隙内，外侧 Cl- 含量高达0.8％以上，内侧达7％以上。
          （2）管头存在应力。
            管头存在胀管时产生的残余应力、管束振动的应力、管壁内外温差产生的热应力（均以管头部位最大），这与高温端管头部位发生SCC相一致。
【对策措施】
         （1）采用深孔密封焊等方法，改进管子和管板的连接结构，以消除缝隙。
         （2）对立式热交换器，提高壳程水位，使之不形成气、液界面。
         （3）管板采用不锈钢 - 碳钢复合板（碳钢在水侧，作为牺牲阳极，对不锈钢管头起到阴极保护作用）。
         （4）此外还可采取在水中加缓蚀剂、管头加隔热套管来减少内外壁温差，防止氯化物浓缩等方法。