彭振芳
山西省工业设备安装集团有限公司山西太原030032
摘要：在石化、化工生产中，蒸汽夹套管被广泛用于输送流体（粘性流体、凝固性流体、高熔点合成液等）场合。所谓蒸汽夹套伴热管就是在夹套管中内管输送工艺介质，内管和外管间隙中通以蒸汽，对介质输送管加热保温的特殊管道伴热方式。由于输送管的外表面均匀的接触蒸汽，整条管道没有温度梯度，从而保持管内输送流体的流动性能和温度，防止输送过程中在管道中凝结。它的伴热效果远比普通伴热管好。冲刷腐蚀又称为磨损腐蚀。是金属表面与流体之间由于高速相对运动而引起的金属损坏现象。蒸汽夹套管由于其本身结构具有特殊性，存在一些缺点，在蒸汽的长期冲刷下，夹套内管的蒸汽入口处容易发生泄漏，由于泄漏点在内管管壁上，给检修工作带来一定困难。因此找出冲刷腐蚀的原因，并进行有效的防护对装置的稳定生产具有重要意义。
关键词：蒸汽；夹套管；冲刷腐蚀；防护
1蒸汽管道
1.1蒸汽管道的含义
蒸汽管道包括蒸汽凝液管道与蒸汽管道两大重要部分，蒸汽管道是热力管道的其中一种，热力管道又称为热力管网（Districtheatingnetwork）。热力管网是指从放置锅炉的地方，提供热量的地方等地方出发的，来形成供热管道形成的热力管网。热力管网分为蒸汽管网与热水热网。蒸汽管网是按照不同类型划分，通过蒸汽的高压，中压，低压来进行的。
1.2蒸汽管道的用途
蒸汽管道用于数量大，不易分离，会产生有毒气体的化工产品，例如：石油。石油的分离会产生有毒气体，例如：一氧化碳、二氧化硫、硫化氢与二氧化氮等气体。然而，这些气体是不可以直接排放在空气当中。蒸汽管道，可以防止有毒气体排放在空气中，减少空气污染。
1.3使用蒸汽管道的好处
蒸汽管道的使用，有效的减少空气污染。在蒸汽管道的使用过程中，不会让蒸汽管道中的物品随意流失，可以使有毒气体，不会随意的排放在空气中，一定程度上减少了空气污染。蒸汽管道的安装，不需要补偿器与固定支架，使得节约了大量成本。减少资源的浪费。蒸汽管道可以做到隔热，保温，防潮，防水，防火，耐腐蚀地特点。使得蒸汽管道的使用寿命大大增加。
2原因分析
2.1接管座与母管采用异种钢焊接材料。由于异种钢焊接接头存在材料成分、机械性能与物理性能上的差异，寿命周期大大低于同种钢接头，运行一定周期后极易发生早期失效。
2.2接管与母管之间结构不合理，膨胀受到限制，存在较大应力集中，焊缝极易发生金属疲劳而早期失效。另外，由于保温不良、接管座与母管存在较大温度差时，也同样会导致金属疲劳。
2.3蒸汽母管正上方的接管存在冷凝水倒灌，或者蒸汽母管正下方疏放水管排水不及时，母管内壁不停地受到低温水的冲击和冷却，该处温度交变剧烈，产生的热应力较集中，导致母管内壁金属发生疲劳，从而使母管在预留孔周围产生放射状裂纹。
2.4攻角的影响
流体的入射方向与材料表面的夹角称为攻角。攻角对材料冲刷腐蚀的影响，主要体现在攻角不同，流体对材料表面的冲击力在水平和垂直两个方向上的分量大小不同，两个方向的分量此消彼长。在攻角较小时，水平分量作用更大，此时材料的损伤主要是由切削机制产生的；在攻角较大时，垂直分量作用更大，流体撞击材料表面，此时材料有两种损伤形式：一是在流体的冲击下，材料表面产生凹坑和凸起，凸起部分在流体的不断冲击下被冲掉；另外在流体的不断冲击下，冲刷表面上会产生细小裂纹，细小裂纹不断增多并扩展，最终材料呈片状脱落。因此，会存在某一冲刷角度，流体冲击力在两个方向上的分量合力最大，对材料的损伤最大。从而使材料的冲刷腐蚀速率达到最大。
夹套管的蒸汽入口与夹套内管成90°，此时垂直分量的撞击作用较强，而水平分量产生的切削量很小。因此，疲劳磨损是主要的，微切削磨损是次要的。夹套内管长时间承受蒸汽的高速、正面冲击，受到冲击力最集中的地（即蒸汽入口处）也就最容易被磨损腐蚀。
2.5材料硬度及表面特性的影响
材料硬度对冲刷腐蚀也有一定的影响，材料硬度的影响与材料使用条件有关。在腐蚀环境比较温和的条件下使用时，硬度对材料的耐冲刷腐蚀性能影响较大，材料硬度越高耐冲刷腐蚀的性能就越好。另外，在一定的冲刷速度下，光滑的表面也能起到保护基体材料的作用。
3控制策略分析
3.1识别和隔离故障SG
故障SG的放射性明显高于完好SG的放射性，而且传热管断裂SG的水位增长比完好的SG水位增长快。一旦确定了发生故障的SG，为限制放射性物质不可控排放，保护员工、公众和环境，优先减少排污流量，将排污从冷凝水抽取系统切换到废液排放系统，进行故障SG水/汽侧的隔离。从规程中可知，识别和隔离故障SG的方法在SOP、EOP规程中是相同的。
3.2一回路及故障SG的冷却与降压
控制目标是尽快平衡一/二回路间的压力以减小泄漏，同时要保证一回路的冷却，防止一回路沸腾。一/二回路间的压力平衡准则为：（PS+5bar）＞PR＞（PS-1bar），式中，PR为一回路的压力，PS为故障SG温度所对应的饱和压力，这在SOP、EOP规程中是一致的。通过完好的SG冷却一回路，SOP规程中，只使用大气排放阀；而EOP规程中，优先使用冷凝器排放阀，若冷凝器排放阀不可用，则使用大气排放阀，使用冷凝器排放阀冷却时，则可能将故障SG的放射性物质带入二回路，污染常规岛设备。冷却的同时，必须通过喷淋给一回路进行降压，并通过排污系统带来的活塞效应给故障SG降压。在SOP的ECS的序列4中，对故障SG的压力控制还需关注SG的液位，主要是考虑到测量的不确定性并留出足够的裕度，只有当故障SG的液位高于-0.5m时，才将排污流量调节到最大值。而当故障SG的水位低于-0.5m时，则关闭排污阀，以防止SG传热管裸露而引起的二次侧强烈降压，从而重新恢复一回路向二回路的泄漏。这在EOP规程中是没有被考虑的。在SOP的ECP3的序列1控制中增加了A/B区的概念，这在EOP中是没有的。其含义为：A区为欠饱和区，运行点在此处无堆芯沸腾风险，此时可控制安注；B区为饱和区，运行点在此处，若一回路压力骤降（停运安注），会导致堆芯沸腾，如需控制安注，则需要满足其他的辅助判据。
4冲刷腐蚀的防护
4.1改善设计
合理的设计是降低和防止冲刷腐蚀最根本的措施之一。可以尝试在蒸汽入口处加防冲板，以减小蒸汽对夹套内管的冲刷；光滑的表面具有更强的抗冲刷能力，提高夹套内管外壁光洁度的要求，也是个可以考虑的方法。
4.2合理选材
管道选材要综合考虑投资、技术及经济效益。选用硬度大一些的金属材料做夹套内管，在这种介质没有腐蚀性情况下，管材料硬度增大，其抗冲刷腐蚀能力也将随之增大。延长了管线的使用寿命，减少了因管线泄漏造成的堵塞管线，停车检修的成本，其经济效益显而易见。
4.3降低流速
在实际生产中，控制流速是最可行的方法，也是唯一的方法，如果其它条件不变，降低流速就可以有效降低管道的冲刷腐蚀。
4.4腐蚀检测
对现有的夹套管线加强腐蚀检测，很明显地，冲刷腐蚀的位置在蒸汽入口处，有针对性地定期检测这些冲刷严重部位的壁厚，能够帮助我们找到和掌握冲刷腐蚀的速率和规律，这是防治冲刷腐蚀最有效的方法之一。
结语
冲刷腐蚀过程复杂，影响因素比较多，且相互影响，给研究和控制冲刷腐蚀带来了一定困难。但可以设法找出主要的控制因素，通过改善设计、合理选材、降低流速及加强腐蚀检测等多种措施来控制冲刷腐蚀，从而最大限度地延长夹套管的使用寿命，保障装置的安全生产。
参考文献
[1]宋超.旋转补偿器在蒸汽管道中的应用[J].化工设计通讯，2019，45（01）：102-103.