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焦化裝置高溫管道腐蝕分析及防護措施

文檔作者：李東珂韓靖程前進劉岳軍文檔來源：中國石油化工股份有限公司洛陽分公司		點擊數：	更新時間： 2021年10月15日
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腐蝕與防護 石油化工設備技術，2016，37(1)·56· Petro—Chem ical Equipm ent Technology
焦化裝置高溫管道腐蝕分析及防護措施
李東珂，韓 靖，程前進，劉岳軍
(中國石油化_T-股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽471012)
摘 要：中國石化洛陽分公司延遲焦化裝置自2011年開工以來，采用1Cr5Mo及1Cr9Mo的高溫管道
腐蝕現象比較嚴重，腐蝕減薄速率明顯加快。文章通過對相關數據的采集處理發(fā)現，裝置所加工渣油近期劣
質化傾向較為嚴重，硫含量及酸值升高的現象較為明顯，由此導致的高溫硫腐蝕及環(huán)烷酸腐蝕是引起管道減
薄的主要原因，同時，這些管道所在的具體腐蝕環(huán)境又導致了不同的腐蝕速率。針對高溫管道腐蝕原因提出
了可行性較高的防護措施，可以有效降低高溫腐蝕帶來的危害。
關鍵詞：焦化裝置 高溫硫腐蝕 環(huán)烷酸腐蝕
中國石化洛陽分公司延遲焦化裝置由洛陽石
化工程公司設計并總承包，裝置設計加工能力
140萬t／a，采用“一爐兩塔”和“可靈活調節(jié)循環(huán)
比”工藝流程。由于原油性質逐步劣質化，延遲焦
化作為二次加工裝置，直接受到原料劣質化的影
響，2011年開工以來出現了焦炭塔油氣線熱電偶
高溫部位腐蝕泄漏，特別是現階段裝置處于運行
周期后期，針對發(fā)生的腐蝕問題更度高度重視。
通過對焦化裝置高溫腐蝕機理進行分析，提出了
應對措施，希望對裝置平穩(wěn)運行提出指導。
l 腐蝕現狀
1．1 高溫管道材質
依據《加工高硫原油重點裝置主要設備設計
選材導則》，焦化裝置內240℃以上含硫油氣管道
采用1Cr5Mo及1Cr9Mo材質，其中含有的Cr能
有效的提高鋼耐硫化物高溫腐蝕的性能。圖1為
API RP571提供的，當工作在250～450℃時不
同含Cr量鋼材的高溫硫腐蝕速率。從圖1中可
以看出，隨著溫度的升高，腐蝕速率出現上升，而
Cr含量增多時腐蝕速率下降。Cr之所以可以有
效耐高溫硫腐蝕是因為含cr鋼在表面能生成尖
晶石型雙層膜，外層為多孔FeS或是鐵鉻尖晶石
FeCr：S ，內層是Cr 0。。因此，正常工況下采用
1Cr5Mo及1Cr9Mo材質的管道腐蝕速率較低，
腐蝕問題并不嚴重 】。
這些被腐蝕的管道主要分布在加熱爐爐管、
焦炭塔頂油氣線、分餾塔底及蠟油段高溫部位，其
中加熱爐爐管采用1Cr9Mo，焦炭塔頂油氣線、分
餾塔底及蠟油管道采用1Cr5Mo，管道中存在的
腐蝕介質包含元素硫、活性硫化物(H S、硫醇等)
以及環(huán)烷酸，可引起高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕。
通過近期的觀測，發(fā)現這些部位出現了較為明顯
的腐蝕跡象。
量
商
挺
( 250 300 350 400 45(1
溫度／ ：
圖l 溫度與cr含量對高溫硫腐蝕速率的影響
1．2 加熱爐爐管腐蝕情況
渣油通過加熱爐爐管從300℃ 升溫至490
℃ ，因近年來上游裝置電脫鹽系統運行變差的原
因，導致渣油在爐管內結焦速度增快，爐管內壁形
成的焦層作為一層厚且致密的保護膜，可以起到
收稿日期：2015—09—02。
作者簡介：李東珂，男，2012年畢業(yè)于鄭州大學過程裝備與
控制工程專業(yè)，主要從事參數調控工作，助理工程師。
Email：649635277@qq．com。

· 58 · 石油化工設備技術
曼
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量
魯
剖
拙
測厚時間
圖7 循環(huán)油管道定點測厚數據統計
20l3-0l 20l3-08 20l4+02
測厚時間
圖8 蠟油管道定點測厚數據統計
從3次定點測厚趨勢圖中可以得出以下兩點
結論：
1)在九個位置的定點測厚過程中，第二次測
厚時有兩個位置出現厚度升高現象，不符合物理
趨勢，這說明高溫管道的定點測厚存在誤差；
2)考慮到定點測厚存在誤差的影響，對管道
上每次測量得到的3個壁厚取平均值，得到整體
趨勢，通過計算得到第二次到第三次測厚時間內，
三處管道的腐蝕減薄速率分別為0．66 mm／a、0．2
mm／a、0．14 mm／a。從圖中可以看出相對第一次
測厚，高溫管道腐蝕有明顯加速現象。
從以上現象可以得出結論，高溫管道腐蝕問
題普遍存在。應針對腐蝕環(huán)境、腐蝕機理進行分
析，確定其腐蝕原因，并針對性的制定防護措施。
2 腐蝕原因分析
2．1 渣油原料劣質化
焦化裝置的原料含硫量設計指標為2．78 。
圖9為2014年6月至8月內渣油含硫量的變化，
從圖9中可以看出渣油含硫量普遍較高，平均為
2．74 ，個別點甚至超過了設計值。
洛陽石化所加工原油經減壓深拔后生產出渣
油送往焦化車間，對2013年7月至2014年3月
原油酸值進行化驗分析得到圖10，可以看出近期
洛陽石化所加工原油的酸值(KOH)一直處在一
個較高值范圍內，接近控制值0．5 mg／g。同時，
由于各餾分油的酸值與沸點成正比，尤其是沸點
大于300℃ 以后的餾分，其酸值將急劇上升乜 。
因此對于減壓渣油，其酸值可能已經超過控制值。
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時間／tl
圖9 2014年6月至8月渣油含硫量變化
R寸l詞
圖l0 加工原油酸值變化
由于原料性質的明顯劣質化，輸送高溫油氣
的管道必然受到硫化物及酸性組分的沖擊，分別
引起高溫硫腐蝕及環(huán)烷酸腐蝕。
2．2 高溫硫腐蝕原因分析
高溫硫腐蝕是指在240～500℃ 的重油部位
由硫、活性硫化物(H：S、硫醇R SH 等)形成的
腐蝕環(huán)境下的化學腐蝕，在鉻鉬鋼材質管道內，其
腐蝕機理為硫或活性硫化物與材料反應形成雙層
硫化物保護膜，主要反應式為：
Fe+ S— FeS
Fe+ H 2S— FeS+ H2
R—SH+H S—FeS+不飽和烴
高溫硫腐蝕速率主要受到介質溫度、流速以
及介質組分的影響‘”。
2．2．1 溫度的影響
高溫硫腐蝕速率隨溫度的升高而加劇，到
480。C腐蝕速率達到最高，表2為240～500℃各
種硫化物的腐蝕性，按箭頭方向腐蝕性依此增強。
可以看出在316。C以上的高溫管道活性硫化物腐
蝕能力最強。
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石油化工設備技術
面的原因對爐管內壁的腐蝕也有加劇作用 。
1)在爐管內壁結焦層較薄時，管內壁將發(fā)生
高溫硫腐蝕與環(huán)烷酸腐蝕現象，加速爐管內壁
腐蝕。
2)焦化加熱爐每路有28根爐管，彎頭眾多，
從圖2可以看出，彎頭外側結焦厚度較薄，內外側
結焦厚度差異較大，這是由于外側渣油流速較快，
湍流現象更為明顯的原因。湍流的發(fā)生將加速高
溫硫腐蝕及環(huán)烷酸腐蝕，導致惡性循環(huán)，使彎頭處
腐蝕進一步加劇。
3 防護措施
3．1 完善腐蝕監(jiān)測系統
目前在線腐蝕監(jiān)測探針已有可在線維修的產
品，探針出現故障時及時維修保證監(jiān)測系統的持
續(xù)運行，因此可以將裝置內的腐蝕探針優(yōu)化升
級?？紤]到高溫管道定點測厚存在偏差，因此可
提高測厚頻率，改為每月進行一次，或采用較新
的無線定點測厚技術，以得到更為準確的腐蝕減
薄趨勢。
3．2 提高操作精細度
定點測厚過程中存在的誤差可通過多次測量
取平均值的方式減小。同時，職工在日常巡檢過
程中應加強對高溫管道的巡檢，可以對腐蝕速率
較高部位采取目視化管理，以及時發(fā)現腐蝕異常
情況。
3．3 加強防護演練
目前裝置處于運行周期后期，由于腐蝕較快
的部位眾多，為防止腐蝕事故發(fā)生后職工應急不
當，應制定相關應急預案及作業(yè)指導書，加強防護
演練，將腐蝕導致的損失降到最低。
3．4 改善腐蝕環(huán)境
通過之前分析可以看出，焦炭塔油氣線熱電
偶套管的腐蝕受流速影響較大，因此可將該熱電
偶改動到與油氣流動方向相同的位置，降低腐蝕
速率。
3．5 材質升級
一般認為Cr含量達到12 ～13 時合金從
活化態(tài)向鈍化態(tài)過渡，當Cr含量超過13 9／6后，進
入鈍化穩(wěn)定態(tài)，只有當Cr含量大于18 時的奧
氏體不銹鋼才對環(huán)烷酸腐蝕具有耐蝕性。從圖1
也可以看出，Cr含量的提高也可有效增強對高溫
硫腐蝕的抵抗性。因此可將易發(fā)生湍流的彎頭改
為Q345+316L復合板結構，提高Cr含量，防止
腐蝕的發(fā)生酗】。
4 結語
通過以上分析發(fā)現，延遲焦化裝置高溫管道
存在的腐蝕包括高溫硫腐蝕及環(huán)烷酸腐蝕，且近
期有惡化趨勢。針對加熱爐爐管、焦炭塔油氣線、
分餾塔底和蠟油段高溫管道進行腐蝕原因分析
后，提出有效的防護措施，通過必要的監(jiān)控及檢
測，可及時發(fā)現并處理腐蝕問題，消除腐蝕隱患，
保證裝置平穩(wěn)運行。
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