常減壓裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)

摘 要：大慶煉化公司煉油一廠350萬t/a常減壓裝置于1997年建成投產(chǎn)，已連續(xù)運(yùn)行22年，近年來相繼出現(xiàn)冷換設(shè)備管束頻繁腐蝕泄漏、減渣泵出口主線與減底一路分支管線腐蝕泄漏等問題。影響裝置長周期安全平穩(wěn)運(yùn)行，根據(jù)常減壓裝置的原料性質(zhì)、工藝特點(diǎn)、設(shè)備選材情況以及裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)的設(shè)備腐蝕問題，結(jié)合日常腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)等資料，對(duì)裝置各部進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和篩選，進(jìn)而來確定腐蝕檢查的重點(diǎn)部位和關(guān)鍵設(shè)備。

關(guān)鍵詞：腐蝕;防護(hù);監(jiān)測

1 常減壓裝置的主要腐蝕類型

1.1 高溫（≥220℃）部位的高溫硫/環(huán)烷酸腐蝕

高溫硫/環(huán)烷酸腐蝕發(fā)生在230℃以上，350～400℃時(shí)腐蝕性最強(qiáng)。在汽液兩相區(qū)的汽相冷凝部位，或是高速?zèng)_刷及產(chǎn)生湍流區(qū)腐蝕將加劇，嚴(yán)重腐蝕一般多發(fā)于高流速部位。本裝置常壓轉(zhuǎn)油線熱偶根部、減四線控制閥閥體、減五線泵出口彎頭和管線、減渣泵出口部分分支管線及管件都曾出現(xiàn)過腐蝕穿孔泄漏或嚴(yán)重減薄等現(xiàn)象。

1.2 低溫部位的腐蝕

1.2.1 低溫（≤120℃）輕油部位HCl-H2S-H2O系統(tǒng)的腐蝕

原油中的氯鹽加熱會(huì)水解生成HCl，形成腐蝕強(qiáng)烈的稀鹽酸腐蝕環(huán)境，H2S存在可加速腐蝕;HCl含量越高則腐蝕越嚴(yán)重，若原油脫鹽效果不好，則塔頂冷凝系統(tǒng)會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕。腐蝕特點(diǎn)是：一般汽相部位腐蝕輕微，液相部位腐蝕較嚴(yán)重;尤其是汽液兩相轉(zhuǎn)變的部位即“露點(diǎn)”部位最為嚴(yán)重。腐蝕的主導(dǎo)因素是原油中的鹽水解后生成的HCl腐蝕設(shè)備。

Fe+2HCl——FeCl2+H2

Fe+H2S——FeS+H2

Fe+2HCl——FeCl2+H2S

硫化氫和氯化氫在沒有水存在時(shí)，對(duì)設(shè)備幾乎沒有腐蝕，在氣相變液相的部位，出現(xiàn)露水后，則會(huì)出現(xiàn)HCl-H2S-H2O型的腐蝕。

1.2.2 低溫?zé)煔饴饵c(diǎn)腐蝕

主要發(fā)生在加熱爐、空氣預(yù)熱器的低溫部位。加熱爐用電燃料中含有硫化物，硫燃燒后全部生成SO2，由于燃燒室中有過量的氧氣存在，所以又有部分SO2進(jìn)一步氧化形成SO3，在高溫?zé)煔庵械腟O3不腐蝕金屬，但當(dāng)煙氣溫度降到400℃以下時(shí)，將與水蒸汽形成稀硫酸。

SO3+H2O——H2SO4

煙氣溫度降至150-160℃時(shí)，已達(dá)到硫酸的結(jié)露溫度，這時(shí)稀硫酸就會(huì)凝結(jié)到加熱爐的受熱面上從而發(fā)生低溫硫酸腐蝕，所以又稱之為露點(diǎn)腐蝕。

1.3 循環(huán)水垢下腐蝕

通常發(fā)生在水冷器的管程，表現(xiàn)為水銹、水垢，以及垢下的坑蝕和局部腐蝕，冷卻水腐蝕往往和結(jié)垢伴隨發(fā)生。本運(yùn)行周期內(nèi)，EW-8、EW-9等多臺(tái)水冷器發(fā)生管束腐蝕泄漏。

1.4 水汽沖蝕

常減壓裝置蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和輸送管道由于不飽和蒸汽帶水，水汽沖蝕發(fā)生泄漏。本運(yùn)行周期內(nèi)，蒸汽發(fā)生器ER-2、ER-3/1.2管束發(fā)生泄漏，D-20、D-21破沫板多次吹翻，D-20降液管、D-21升汽管多次發(fā)生泄漏。

2 腐蝕檢查部位及內(nèi)容

2.1 主要腐蝕回路

初頂系統(tǒng)、常頂系統(tǒng)、減頂系統(tǒng)、常頂循系統(tǒng)、常底系統(tǒng)、減底系統(tǒng)、常三線、常四線、減三線、常二中、減二中。

2.2 各類設(shè)備的腐蝕檢查內(nèi)容

2.2.1 重點(diǎn)檢查以下部位和內(nèi)容：

塔一般檢查部位包括封頭、塔壁內(nèi)外表面、金屬襯里、防腐層，接管法蘭，內(nèi)件。

①塔封頭、各層塔壁有無蝕坑、裂紋;②金屬襯里檢查有無腐蝕、裂紋，局部鼓包或凹陷;③可能發(fā)生腐蝕及變形的內(nèi)件（塔盤的腐蝕變形，浮閥卡死/脫落，梁、分配板、集油箱、受液槽等的腐蝕及變形）;④熱偶、壓力表的內(nèi)接口處有無缺焊及局部沖刷腐蝕;⑤可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的部位;⑥封頭過渡部位及應(yīng)力集中部位，有無變形及宏觀裂紋;⑦“死角”及沖刷部位，有無垢下腐蝕及沖刷腐蝕;⑧焊縫及熱影響區(qū)，觀察有無表面宏觀焊接缺陷及宏觀裂紋;⑨接管角焊縫，觀察其焊縫有無表面宏觀缺陷、局部腐蝕;⑩積有水分、濕汽、腐蝕性氣體或汽液相交界處，有無局部腐蝕。容器的腐蝕檢查內(nèi)容及方法與塔器相同（只是容器無塔盤等內(nèi)構(gòu)件）。另外重點(diǎn)檢查集液包的腐蝕及壁厚減薄情況。

冷換設(shè)備檢查部位主要有管板、管箱、換熱管、折流板、殼體、防沖板、小浮頭螺栓、接管及聯(lián)接法蘭、陽極塊等。重點(diǎn)檢查以下部位和內(nèi)容：

①易發(fā)生沖蝕、汽蝕的管程熱流入口的管端，檢查管板管接頭焊肉有無腐蝕跡象，有無沖蝕、氣蝕，管板有無蝕坑、裂紋;②易發(fā)生縫隙腐蝕的殼程管板和易發(fā)生沖蝕的殼程入口;③容易產(chǎn)生坑蝕和縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕的靠入口側(cè)管板的那部分管段;④介質(zhì)流向改變部位，如換熱設(shè)備的入口處、防沖擋板、折流板處的殼體及套管換熱器的U型彎頭等;⑤管束內(nèi)、外結(jié)垢情況。

2.2.2 空冷器重點(diǎn)檢查以下部位和內(nèi)容：

①外觀檢查空冷管束翅片結(jié)垢和變形脫落情況;②管束的管外測厚（拆去部分翅片的部位）。入口和出口管彎頭處沖刷腐蝕嚴(yán)重處測厚;③重點(diǎn)檢查集合管正對(duì)入口管附近的管端沖刷腐蝕和集合管尾端的幾排管的垢下腐蝕;④管束檢查脹口、管內(nèi)結(jié)垢、腐蝕情況。每個(gè)系統(tǒng)的空冷器抽查一臺(tái)做內(nèi)窺鏡檢查，每臺(tái)抽取4-8根。

3 腐蝕的防腐措施

3.1 加熱爐操作

燃料含硫量應(yīng)小于100mg/m3，燃料油含硫量應(yīng)小于0.5wt%。常頂氣、減頂氣不得未經(jīng)脫硫處理直接做加熱爐燃料。爐管溫度控制操作時(shí)爐管采用20#鋼，操作時(shí)應(yīng)控制爐管表面溫度不超過450℃，爐管采用1Cr5Mo，操作時(shí)應(yīng)控制爐管表面溫度不超過600℃，燒焦時(shí)不應(yīng)超過650℃。露點(diǎn)腐蝕應(yīng)控制煙氣露點(diǎn)溫度為105℃，控制加熱爐排煙溫度應(yīng)大于110℃，確保管壁溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度5℃。爐管結(jié)焦控制為預(yù)知加熱爐爐管結(jié)焦?fàn)顩r，日常生產(chǎn)運(yùn)行過程中，應(yīng)每年對(duì)爐管進(jìn)行一次熱成像分析。

3.2 低溫部位防腐

注氨水位置：塔頂油氣管線;類型：氨水;用量：注氨水依據(jù)排水pH為7.0～9.0來確定;注入方式：結(jié)合試紙現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，確保均勻注入。注緩蝕劑位置：塔頂油氣管線;用量：原則上不宜超過20μg/g;注入方式：確保均勻、連續(xù)注入。注水位置：在注氨水、注緩蝕劑注入點(diǎn)之后的塔頂油氣管線上，但要避免在管線內(nèi)壁局部形成沖刷腐蝕;用量：保證注水點(diǎn)有10-25%液態(tài)水;塔頂注水量為塔頂總餾出量的5～10%。具體注入量應(yīng)根據(jù)初餾塔、常壓塔和減壓塔頂餾出物總量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。注水水質(zhì)要求可采用凈化水，補(bǔ)充水宜選擇凈化水或除鹽水。

3.3 循環(huán)冷卻水換熱器控制

管程循環(huán)冷卻水流速不宜小于0.9m/s。循環(huán)冷卻水換熱器中工藝介質(zhì)溫度宜小于130℃。循環(huán)冷卻水出水冷器溫度不宜超過60℃。循環(huán)冷卻水換熱器循環(huán)水閥門開度大于40%。

3.4 腐蝕監(jiān)測

腐蝕檢測的常用方法有定點(diǎn)測厚、在線腐蝕監(jiān)測、腐蝕介質(zhì)分析等。定點(diǎn)測厚分布原則一般為對(duì)易腐蝕和沖刷部位應(yīng)優(yōu)先考慮布點(diǎn);輸送腐蝕性較強(qiáng)的管道，直管段長度大于20m時(shí)，一般縱向安排三處測厚點(diǎn)，長度為10-20m時(shí)，一般安排兩處，小于10m時(shí)可安排一處;介質(zhì)腐蝕性較輕的管道一般在直管段安排一處測厚點(diǎn)，在彎頭處安排一處測厚點(diǎn);管線上的彎頭、大小頭及三通等易腐蝕、沖蝕部位應(yīng)盡可能布置測厚點(diǎn);根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件，一般不要將在線測厚點(diǎn)選在測厚人不易操作的位置;管道上同一截面處原則上應(yīng)安排4個(gè)測厚點(diǎn)，至少在管道底部及兩側(cè)3點(diǎn)，一般布置在沖刷腐蝕可能嚴(yán)重的部位和焊縫的附近。腐蝕介質(zhì)分析是監(jiān)控裝置腐蝕狀況、預(yù)測腐蝕變化趨勢(shì)的有效手段。一般分析冷凝水中的Fe2+、Cl-、pH值、S2-四個(gè)項(xiàng)目。對(duì)于常壓裝置用于考核裝置一脫三注防腐措施運(yùn)行情況，其中pH值要求控制在6.5-8.5之間，Cl-要求小于30mg/L，F(xiàn)e2+要求小于3mg/L。

參考文獻(xiàn)：

[1]李挺芳.腐蝕檢測方法綜述[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，1993.

作者簡介：

譚正威，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)，從事煉油設(shè)備專業(yè)10年，現(xiàn)擔(dān)任大慶煉化公司煉油一廠氣體分餾裝置設(shè)備主任職位。