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汽油加氫裝置換熱器泄漏和防腐措施

文檔作者：郭建偉1 楊麗2 文檔來源： 1.中國石油天然氣股份有限公司克拉瑪依石化分公司 2.克拉瑪依市科比技術(shù)有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月19日
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汽油加氫裝置換熱器泄漏和防腐措施
郭建偉'，楊麗2
（1.中國石油天然氣股份有限公司克拉瑪依石化分公司，新疆克拉瑪依834003；
2.克拉瑪依市科比技術(shù)有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834003）
摘要：介紹了克拉瑪依石化分公司450 kt/a汽油加氫精制裝置的改造過程。詳細(xì)闡述了 E304/A,B兩臺(tái)高壓換熱器發(fā)生腐蝕泄漏的經(jīng)過，以及檢驗(yàn)單位對(duì)泄漏部位進(jìn)行的著色腐蝕檢測。 維修單位根據(jù)腐蝕監(jiān)測的情況對(duì)設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場維修，其后決定將其返廠徹底維修，介紹了 E304/A,B換熱器管程材質(zhì)、管程所處的工藝環(huán)境和管程工藝介質(zhì)性質(zhì)。根據(jù)E304/A,B換熱器 管程設(shè)備材質(zhì)、介質(zhì)成分、溫度、壓力等因素詳細(xì)分析了奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下發(fā)生應(yīng)力腐 蝕的主要原因；奧氏體不銹鋼在大氣環(huán)境下下發(fā)生連多硫酸腐蝕的主要原因，以及工藝方面的原 因根據(jù)腐蝕泄漏原因提出了針對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝操作等方面的防腐措施。
關(guān)鍵詞：加氫裝置泄漏腐蝕對(duì)策

1裝置簡介
克拉瑪依石化公司450 kt/a汽柴油加氫精制 裝置是某公司設(shè)計(jì),主要加工催化柴油和焦化汽 柴油,年加匸能力為450 kto 2002年12月建成投 產(chǎn)使用。2012年根據(jù)公司加工工藝流程需要將 加工原料改為焦化汽油，裝置更名為450 kt/a年 焦化汽油加氫精制裝置。
2泄漏發(fā)生及處理過程
2012年11月28日巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)450 kt/a 焦化汽油加氫精制裝置內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物/原料油的 換熱器E304/B管箱Q密封環(huán)在焊縫部位多 處發(fā)生泄漏，大量的氫氣和汽油噴出。裝置被 迫停工，再加上冬季施工較困難，維修一直沒 有進(jìn)行。
2013年3月8日對(duì)發(fā)生泄漏的E304/B進(jìn) 行維修。拆除Q環(huán)時(shí)，發(fā)現(xiàn)E304/B管箱內(nèi)壁 右下側(cè)出現(xiàn)大面積的網(wǎng)狀裂紋。隨后對(duì)整個(gè) 管箱進(jìn)行了著色滲透檢測，從而確定了裂紋位 置（見圖l）o
2013年3月15日到21日對(duì)管箱裂紋進(jìn) 行了打磨。24日在對(duì)E304/B管箱進(jìn)行著色 滲透時(shí)發(fā)現(xiàn)管箱左下側(cè)出現(xiàn)大面積新的裂紋， 且管箱靠近管板密封面處也出現(xiàn)新的裂紋（見 圖2）。
 
圖1	E304/B管箱內(nèi)壁右下側(cè)網(wǎng)狀裂紋
Fig. 1 Net shape cracks on the lower right side of E304 / B tube walls

圖2	E304/B管箱內(nèi)壁左下側(cè)裂紋
Fig. 2 Cracks on the lower left side of E304 / B tube walls

鑒于以上情況，對(duì)換熱器E304/A （反應(yīng)產(chǎn) 物/原料油）管箱也進(jìn)行了著色滲透檢測，發(fā)現(xiàn)
收稿日期：2013-11-10；修改稿收到日期：2013 - 12 -20。 作者簡介:郭建偉,工程師，本科畢業(yè)于西安石油大學(xué)，從事 設(shè)備管理工作 ° E-mail ：guojwksh@ petrochin com. cn

石油化工腐燭與防護(hù)

E304/A管箱靠近管板密封面處也存在裂紋。由 于E3O4/A,B發(fā)生裂紋面積過大，已無法現(xiàn)場修 復(fù),于是返回制造廠徹底修復(fù)。2013年3月28 日將E304/A,B返回廠家維修，廠家先將換熱器 管箱和筒體分割，再用大型車床將換熱器內(nèi)壁堆 焊層全部車削，直至裂紋全部消失消，然后按照換 熱器制作工藝重新將換熱器修復(fù)。2013年4月 15日，兩臺(tái)設(shè)備拉回公司進(jìn)行投產(chǎn)運(yùn)行，迄今使 用正常。
3泄漏原因分析
E304/AB設(shè)備相關(guān)工藝參數(shù)見表1 o
表1設(shè)備工藝參數(shù)
Table 1 Technological parameter of equipment
設(shè)備名稱	介質(zhì)	溫度/匯
		管程	冗程
	管程	-fj-l
冗程		
E304/A	反應(yīng)產(chǎn)物	原料油	235 -180	90-140
E304/B	反應(yīng)產(chǎn)物	原料油	180-130	40~90

由于發(fā)生泄漏主要部位是E304/A,B管程部 分,所以對(duì)殼程介質(zhì)的影響不予考慮。E304/A,B 管程的介質(zhì)為反應(yīng)產(chǎn)物,主要成分為精制汽油，導(dǎo) 致發(fā)生腐蝕介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：硫化物 5 060 mg/g、氨氮 2 250 mg/g、氯離子 20 mg/g、硫 酸根50. 6 mg/g、亞鐵離子0. 507 mg/go pH值為 5~7。管程設(shè)備的材質(zhì)為:基層15CrMo.堆焊層3 mm 的 0Cr23Ni23 +3 nnn 的 0Crl8NillNb,管程內(nèi) 件和Q密封環(huán)0Crl8Nil0Ti,與介質(zhì)所接觸的管 程設(shè)備材質(zhì)都為奧氏體不銹鋼。設(shè)備管程操作壓 力為 7. 5 MPao
綜合換熱器管程設(shè)備材質(zhì)、介質(zhì)成分、溫度、 壓力分析，造成E304/AB泄漏的原因有以下 幾點(diǎn)：
(1)	奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下的應(yīng)力腐 蝕是發(fā)生泄漏的主要原因。在換熱器制造過程 中，焊接會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)的敏化產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力， 因此焊接接頭有較高的應(yīng)力腐蝕開裂傾向。奧氏 體不銹鋼在70 -250 T.pH值為5 ~7的中性氯 化物水溶液中，開裂傾向隨氯離子濃度升高、溫度 升高和鋼所承受的外加應(yīng)力的增大而增大。在微 量氯離子(幾十mg/g以下)的條件下，應(yīng)力腐蝕 開裂敏感性較低。由于這種換熱器管箱結(jié)構(gòu)特 性，在管箱內(nèi)套筒和管箱內(nèi)壁之間、Q密封環(huán)部 位的介質(zhì)基本上不流動(dòng)，容易造成氯離子濃度濃 縮。長時(shí)間在這種環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕開裂。
(2)	奧氏體不銹鋼在大氣環(huán)境下的連多硫酸 腐蝕是導(dǎo)致腐蝕擴(kuò)大的主要原因。介質(zhì)中的硫在 高溫下與鋼表面反應(yīng)生成FeS,停工冷卻后FeS 與空氣中的水反應(yīng)，即能生成連多硫酸H2SXO6(X = 3,4,5)，奧氏體不銹鋼在連多硫酸中發(fā)生晶間 型應(yīng)力腐蝕開裂。
E304/A,B管程介質(zhì)中的亞鐵離子就是硫 化物在高溫下生成的。裝置開工期間生成的 FeS —部分隨著介質(zhì)被帶走，一部分附著在設(shè) 備表面。在對(duì)E304/B管箱內(nèi)壁進(jìn)行打磨期 間，整個(gè)管箱暴露在大氣環(huán)境下，附著在設(shè)備 表面的FeS與空氣中的水生成連多硫酸，這就 是在對(duì)E304/B管箱進(jìn)行著色滲透時(shí)會(huì)出現(xiàn)新 的裂紋的原因。
(3)	E304/A,B管程入口注水量過小也是 導(dǎo)致腐蝕開裂的又一原因。管程介質(zhì)中的硫 化物、氨氮在7.0 MPa、120 ~200咒條件下生 成鍍鹽，錢鹽極易溶于水，溶液顯酸性。在管 程入口大量注水的目的就是要將這些錢鹽帶 走，同時(shí)降低介質(zhì)中氯離子的濃度和提高介質(zhì) 的pH值，減弱奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下 的應(yīng)力腐蝕速率。
4對(duì)策
針對(duì)E304/A,B管程的腐蝕發(fā)生的原因，提 出了以下幾點(diǎn)防腐措施和對(duì)策：
(1)	對(duì)換熱器進(jìn)行改造。在原來的設(shè)計(jì)中， 管程入口接管與管箱內(nèi)套筒之間用石棉繩進(jìn)行 密封，但管程出口與管箱內(nèi)套筒之間無接管，更 沒有密封措施，導(dǎo)致管程介質(zhì)進(jìn)入管箱內(nèi)壁與 套筒之間的死區(qū)。在這個(gè)死區(qū)內(nèi)容易發(fā)生腐 蝕。應(yīng)在管程岀口與管箱內(nèi)套筒之間安裝接管 并進(jìn)行密封，徹底消除發(fā)生奧氏體不銹鋼腐蝕 的環(huán)境。
(2)	把管箱Q密封環(huán)改造成平面形式，消除 介質(zhì)在Q密封環(huán)處停留，降低奧氏體不銹鋼發(fā)生 腐蝕的可能性。
(3)	增大E304/A,B管程入口注水量，以2.0 t/h提高到3.0 t/h以上以充分溶解介質(zhì)中的錢 鹽，降低介質(zhì)中氯離子的濃度和提高介質(zhì)的pH 值，減弱奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下的應(yīng)力腐 
郭建偉等.汽油加氫裝置換熱器泄漏分析和防腐措施

蝕速率。
(4)	在裝置停工過程中后，對(duì)裝置反應(yīng)系統(tǒng) 進(jìn)行充氮，使E304/A,B換熱器和其它設(shè)備處于 氮?dú)饷芊鉅顟B(tài)，防止腐蝕的發(fā)生。
(5)	當(dāng)設(shè)備檢修或需要暴露在大氣環(huán)境下 時(shí),必須對(duì)換熱器進(jìn)行整體清洗,清洗設(shè)備表面連 多硫酸，防止發(fā)生再次腐蝕“

參考文獻(xiàn)
[1]	左禹熊金平.工程材料及其耐腐蝕性[M].北京：中國石 化出版社,2008：75-84.
[2]	林玉珍楊德鈞.腐蝕和腐蝕控制原理[M].北京：中國石 化岀版社,2007:160-169.
(編輯王菁輝)

Analysis of Leakage of Heat Exchanger in Gasoline Hydrogenation Unit
and Corrosion Prevention Measures
Guo Jianwei) , Yang Li2
(1. PetroChina Karamay Petrochemical Company, Karamay, Xinjiang 834003 ；
2. Karamay KB Technology Co. , Ltd. , Karamay, Xinjiang 834003)
Abstract: The 450,000 TPY gasoline hydrogenation unit of PetroChina Karamay Petrochemical Company and its revamping were introduced. The process of corrosion leakages of two high 一 pressure heat exchangers E304 / A, B and the dye - penetration inspection on the leakage by inspection company were described in detail. The equipment was maintained in the field based upon the corrosion conditions, and the equipment with severe corrosion was returned to the plant for maintenance. The materials of E304/A, B heat exchanger tube passes, the process environment and properties of process medium were listed. The main causes of stress corrosion of austenitic stainless steel in chloride service were analyzed in detail based upon the materials of E304/A, B heat exchanger tube passes, medium compositions, temperature, pressure and other factors. The main causes of polythionic acid corrosion of austenitic stainless steel in atmospheric environment as well as process causes were studied. Anpropriate corrosion protection measures and countermeasures were recommended in respect of equipment structure and operating conditions, etc based upon the results of corrosion leakage analysis.
Keywords: hydrogenation unit, leakage, corrosion, countermeasures
國內(nèi)外動(dòng)態(tài)

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(摘自中國石化新聞網(wǎng))

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