固定管板式乙苯气-反应混合气换热器投用1a内多次发生换热管与管板焊缝开裂，全面检查发现换热器还存在筒体呈波浪状、筒体膨胀节严重变形和开裂、管板向外突出变形、鞍座焊缝开裂等失效形式。检验分析表明，换热管与管板焊缝开裂为氯化物应力腐蚀开裂，热应力过大是导致应力腐蚀的主要因素。
因此，将管板改进为22mm厚的薄管板，采用柔性设计来解决管板的温差应力[1]。该设备改进设计后投用1a又出现换热管与管板焊缝开裂(图1)，补焊修复后短期内多次发生开裂，且开裂周期呈明显缩短的趋势。文中介绍对其进行分析的情况。 1 设备简介 该换热器为卧式固定管板式，规格Φ1900mm×9005mm×18mm，筒体中部安装1组YTAB13801型膨胀节。换热管Φ38mm×2.5mm×8000mm，换热面积1154m2，材质0Cr18Ni9。
壳程和管程的设计压力均为-0.1MPa，壳程的最大工作压力为-0.002MPa、管程最大工作压力-0.059MPa。壳程设计温度550℃，管程设计温度638℃，壳程进口操作温度为97~105℃，壳程出口操作温度470~535℃，管程进口操作温度598~625℃，管程出口操作温度357~310℃。壳程介质为乙苯气，管程介质为反应混合气。换热管与管板的连接采用密封胀加强度焊的型式。焊接方式为自动钨极氩弧焊，焊接材料为Φ1.0mm的E308。
图1 换热管与管板焊缝开裂
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全面检查发现换热器筒体变形呈波浪状(图2)，膨胀节有严重不均匀塑性变形且纵焊缝开裂，管板向外凸出，冷端鞍座水平位移大于200mm，鞍座角焊缝开裂。未开裂部分管头的焊缝外观质量良好，焊脚高度和管子伸出长度满足文献[2]的要求。管板和换热管焊缝表面均呈黑色。管板变形以热端下部最严重，该部位开裂的管头密度也最大，部分孔桥开裂连通，开裂的管头伸出管板5~10mm，远超出原设计的2.5mm。
图2 筒体变形
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大部分管头存在椭圆变形，裂纹已穿透管壁，裂纹主要沿管子与管板角焊缝环向分布，部分管头部位存在纵向裂纹。 壳程介质带有液相，设备在运行中经常从排污口排液。
2 检验 (1)材质取开裂部位的管头母材和焊缝材质进行化学成分分析，结果表明，换热管材质成分与文献[3]中0Cr18Ni9相符。根据设备制造资料，管头焊接采用E308-15，焊缝金属成分满足要求，管板材质与文献[4]中0Cr18Ni9相符，筒体材质与文献[5]中0Cr18Ni9相符，且均满足ω(C) gt;0.04%、在固容状态下使用、在638℃时的屈服下限不小于98MPa以及常温硬度值不大于187HB等要求。 (2)表面无损检测对膨胀节内外表面进行PT检测，除焊缝外，其他部位未发现表面裂纹。筒体可接触到的内外表面PT检测未发现表面裂纹。热端管板PT检测发现孔桥开裂超过10%。
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