黄元福

（中海石油福建新能源有限公司 福建厦门）

一、概述

主气化器是LNG气化站的关键设备之一，在LNG气化站运行过程中，最常见的故障是气化器焊缝处发生泄漏，泄漏不仅造成天然气损失，更给安全生产带来重大隐患。要保证气化器长周期安全运行，必须在气化器制造材料选择、结构设计、制造工艺及质量、运输安装、操作使用等方面引起重视。中海石油福建新能源有限公司某LNG气化站主气化器短时间内频繁发生焊缝泄漏，通过对泄漏原因进行分析，提出主气化器结构改进方案，彻底解决了气化器泄漏问题。

二、故障情况

LNG气化站，装置规模为4台50 m3的LNG储罐，配备6台气化量2000 m3/h的主气化器，主气化器技术参数见表1。

表1 主气化器主要技术参数

气化站于2010年5月投产运行，实际供气负荷1250～1600 m3/h天然气，年运行时间8760 h。由于主气化器实际汽化效率低于铭牌标称，生产过程中2～3台气化器并联运行，每8 h切换一次。

2012年4月17日，1#主气化器进口第3列c行（图1）换热管顶部弯头与接管焊缝出现肉眼可见裂纹，裂纹宽约1 mm，长约2 mm，形状如图2所示。经过将该台气化器与生产系统隔离、氮气置换合格，组织人员对焊缝裂纹进行修复焊补，试压试漏合格后重新投入生产运行。

图1 气化器裂纹位置

图2 气化器焊缝裂纹形状

2012年4月至2013年4月，6台主气化器在不同的部位先后发生了7次焊缝开裂故障，焊缝裂纹形状与图2相似，故障情况见表2。

表2 主气化器故障情况统计表

三、故障分析

1.气化器受力分析

气化器工作过程中，吸热使前几列导热管外环境温度下降，运行一段时间后，附着在导热管外表面的水分逐渐结冰，降低了气化器的换热效率，影响气化效果。因此，气化器运行时需要定期切换。当某台气化器停止运行时，进口阀关闭后，部分LNG残留在气化器底部位置，与周边空气交换热量后继续气化，由于导热管外表被冰包裹，此时管内残余的LNG随着导热管外表包裹冰的缓慢融化而相对缓慢气化，温度上升并接近环境温度的时间较长。但在气化器上部，残余LNG较少，导热管外表包裹的冰量少，换热效率高，因此，当进口阀关闭后，气化器的顶部管段会较快从工作状态的低温状态上升到接近环境温度，急剧的温度变化导致气化器顶部形成较大的温变应力。

2.气化器焊缝裂纹产生原因

气化器顶部为半圆形弯管，无过渡直管段，尺寸短、曲率大，在温变应力作用下，弯管对热胀冷缩产生变形的补偿能力不足，弯管与气化器翅片直管接头为对接焊焊缝，焊缝位置为强度最薄弱环节。气化器 长期运行中周期性的冷热循环，在温变应力交替作用下，最终导致在强度相对薄弱的焊缝或焊缝热影响区产生疲劳破坏，焊缝及热影响区被拉裂产生裂纹以释放应力。

四、改进方案

1.改进气化器顶部弯管结构

调整气化器内部流程，增加弯管长度，将半圆形弯管改为U形弯管，以提高弯管对热胀冷缩产生的变形补偿能力。气化器调整流程后的结构见图3，将第1列顶部出口进入第2列顶部入口再进入第3列底部入口的顺流程走向，调整为第1列顶部出口后进入第3列顶部、第3列底部出口进入第2列底部入口，第2列顶部出口进入第4列、第5列进口。U形弯管由气化器厂家在制造厂进行预制，然后在现场进行更换作业。

图3 改进后气化器流程结构

2.改进焊接工艺

改进弯管与气化器翅片直管接头的接焊工艺，弯管与气化器翅片直管焊接处打磨成V形坡口并在内部加衬垫方式进行焊接，弯管与翅片直管组对时留2 mm间隙，以保证焊缝焊透，提高焊缝强度。所有焊接工作完成后，对所有焊缝进行PT检测，PT检测合格后对6台主气化器进行耐压、气密试验至合格。

五、改进效果

2013年7月，对6台主气化器96组气化器弯管组件逐台更换，试压、试漏合格后投入正常运行，运行至今情况良好，未发生泄漏事故。