赵 军

(中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部，上海 200540)

中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部4#炼油2#延迟焦化装置稳定塔顶冷却器E-9210C为钩圈式浮头换热器，型号为BES1200-4.0-383-6/25-4I，壳程介质为液化气，管程介质为循环水。E-9210C于2009年投用，在2017年11月26日和2018年12月8日对该设备进行检修时，发现20根M27 mm×335 mm小浮头螺栓断裂，断裂部位既有在两端螺纹处，也有在中部螺杆处。文章通过多种手段对螺栓断裂的原因进行分析，并提出在此工况条件下避免螺栓断裂的措施。

1 工艺参数与宏观分析

冷却器E-9210C的主要工艺参数见表1所示。

表1 E-9210C主要工艺参数

对断裂部位在螺杆中部的螺栓取样并做失效分析，其宏观形貌见图1所示。整根螺栓表面锈蚀，两侧螺纹部位均有较多的腐蚀垢物覆盖，螺纹凹槽局部被垢物填满，两端螺纹和中间螺柱都存在不同程度的表面腐蚀。

图2为螺栓断口的宏观形貌。整个断口基本垂直于螺栓轴向，表面被黑色和棕黄色的腐蚀产物覆盖，断口没有明显的塑性变形，呈脆性断裂特征。裂纹起裂于螺栓表面，呈放射状快速扩展而断裂。放射线的汇集处为裂纹起裂源(图2下部)，整个断口中部为裂纹扩展区，上部为最终撕裂区。

(a)螺栓断裂全貌 (b)螺栓一侧螺纹部位

(c)螺栓另一侧螺纹部位

图2 断口宏观形貌

2 材料化学成分与金相组织分析

本次发生断裂的螺栓材料牌号为35CrMoA，对发生断裂的螺栓材料进行化学成分分析(见表2)。

表2 螺栓材料化学成分分析

对断口附近的螺栓材料进行了金相组织分析(见图3)。……