殼牌煤氣化粗煤氣系統(tǒng)腐蝕案例分析及處理措施

李建營(yíng)

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

引言

河南龍宇煤化工有限公司（簡(jiǎn)稱龍宇煤化工）是河南能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司的子公司。一期殼牌煤氣化裝置自2008 年4 月份投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)這13 年的運(yùn)行，也曾多次發(fā)生粗煤氣系統(tǒng)管線設(shè)備泄漏事件，本文結(jié)合本裝置發(fā)生過(guò)的一些典型腐蝕案例有針對(duì)性的進(jìn)行分析，并對(duì)腐蝕發(fā)生的原因采取相關(guān)措施，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高對(duì)粗煤氣系統(tǒng)管線設(shè)備腐蝕的認(rèn)識(shí)，為裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 當(dāng)前煤氣化裝置粗煤氣系統(tǒng)腐蝕所造成的影響

一期煤氣化裝置自投產(chǎn)以來(lái)，因粗煤氣管線泄漏造成多次停車，粗煤氣系統(tǒng)管線泄漏造成的停車占總停車次數(shù)的12%，而且管線出現(xiàn)同一部位泄漏的頻率也比較高,多次出現(xiàn)腐蝕泄漏問(wèn)題,嚴(yán)重制約了裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行,并且高溫高壓部位的腐蝕泄漏對(duì)裝置的運(yùn)行安全生產(chǎn)造成了極大的威脅。

2 殼牌煤氣化粗煤氣系統(tǒng)管線設(shè)備腐蝕案例分析

2.1 粗煤氣管線腐蝕泄漏現(xiàn)象與原因分析

2.1.1 16PV0008B 前手閥后粗煤氣管線泄漏現(xiàn)象與原因分析

1）漏點(diǎn)現(xiàn)象：泄漏區(qū)域其漏點(diǎn)形狀為裂紋，在裂紋靠近焊縫和母材中間有一小砂眼，漏點(diǎn)位置焊縫與母材交界處，漏點(diǎn)位置因在焊接管道熱影響區(qū)。

2）泄漏原因：具體分析應(yīng)該是內(nèi)襯不銹鋼腐蝕透后，對(duì)該母材20 號(hào)鋼進(jìn)一步腐蝕出現(xiàn)的裂紋。由于16PV0008B 閥門只用于氣化爐泄壓使用，長(zhǎng)時(shí)間處于關(guān)位，在閥門前管段形成粗煤氣死區(qū)，原料煤中含有硫和氯等元素，經(jīng)高溫氣化進(jìn)入粗煤氣，粗煤氣經(jīng)濕洗后容易生成H2S、HCl、NH4C1、H2CO3等腐蝕物質(zhì)[1]，外送粗煤氣溫度低于NH4Cl 露點(diǎn)溫度（約200℃）時(shí)，將出現(xiàn)氯化銨露點(diǎn)腐蝕，外加該管段保溫伴熱效果不好，冷凝形成腐蝕，從而導(dǎo)致管線減薄或穿孔泄漏。

2.1.2 去甲醇變換粗煤氣管線腐蝕泄漏現(xiàn)象與原因分析

1）漏點(diǎn)現(xiàn)象：漏點(diǎn)位置位于管道彎頭其伴熱管連接處，其漏點(diǎn)原因是伴熱管焊在了主管道上，漏點(diǎn)形狀為裂紋。

2）泄漏原因：由于外送粗煤氣溫度溫度在168 ℃左右，低于NH4C1 露點(diǎn)溫度，管線保溫效果不好。粗煤氣母管與伴熱管膨脹系數(shù)不同形成互相拉裂，伴熱管線鋪設(shè)焊接過(guò)程中存在點(diǎn)焊區(qū)損傷。

2.1.3 壓縮機(jī)入口取壓管根部焊縫腐蝕穿孔泄漏現(xiàn)象與原因分析

1）漏點(diǎn)現(xiàn)象：壓縮機(jī)入口13PDI0173 取壓管根部發(fā)生穿孔泄漏，泄漏點(diǎn)孔徑約2 mm，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行切割發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部存在較深的腐蝕凹坑。

2）泄漏原因：取壓管位置，伴熱效果不好，取壓管未增加管臺(tái)，直接在碳鋼+不銹鋼復(fù)合管材上開孔增加取壓管。粗煤氣復(fù)合管線焊接質(zhì)量不好，存在氣孔、裂紋等缺陷，管線易穿透發(fā)生腐蝕泄漏。粗煤氣里的鹽酸、氫氟酸和微量固體物大部分被洗滌塔的填料床層去除，離開洗滌塔C-1601 頂部的粗煤氣溫度約為163 ℃～175 ℃的，并飽和了水蒸氣，夾帶的水滴中含有氯化物[2]，在復(fù)合管材取壓管承接焊區(qū)域產(chǎn)生氯化物應(yīng)力腐蝕泄漏。

2.1.4 氣化爐出口至S-1501 的粗煤氣管線彎頭沖刷、腐蝕減薄現(xiàn)象與原因分析

1）現(xiàn)象描述：停車檢修時(shí)，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)氣化爐出口合成氣冷卻器至S-1501 的粗煤氣管線，如第241頁(yè)圖1 所示。（DN800-PSGS-13001-AEFA9-H16-E）彎頭沖刷、腐蝕減薄。彎頭規(guī)格為90°彎頭3DN，Φ864×22，材質(zhì)321-W，數(shù)量12 個(gè)。最薄位置為12.6 mm，已接近爆裂數(shù)值，R2 彎頭外彎局部減薄，實(shí)測(cè)最小壁厚為16.60 mm，G4 焊縫處彎頭部位局部減薄，實(shí)測(cè)最小壁厚為14.48 mm，G5 焊縫處直管部位壁厚局部減薄，實(shí)測(cè)最小壁厚為12.50 mm。

圖1 氣化爐出口粗煤管線

2）管線減薄原因：是管線在焊接的過(guò)程中，存在錯(cuò)邊量過(guò)大，造成粗煤氣攜帶飛灰顆粒在錯(cuò)邊量大的位置，造成沖刷磨損。入爐煤煤粉粒度控制指標(biāo)偏粗，在氣化爐內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的兩相氣流中固相懸浮顆粒大小、數(shù)量及硬度對(duì)管線彎頭背面沖刷腐蝕有重要影響，一般情況下，固相顆粒的硬度越高，沖刷越嚴(yán)重。

2.2 針對(duì)以上粗煤氣系統(tǒng)管線腐蝕泄漏預(yù)防處理措施

1）管線材質(zhì)升級(jí)。盡可能減少粗煤氣管線的死區(qū)，結(jié)合Incoloy Alloy825 良好的抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能，對(duì)存在死區(qū)的部分管線，如：洗滌塔出口去火炬放空管線16PV0008B 前管段和去壓縮機(jī)入口三通冷熱粗煤氣交匯區(qū)域管線采用內(nèi)襯825 不銹鋼+碳鋼復(fù)合管材[3]升級(jí)改造，并且在焊接過(guò)程中根據(jù)管材的焊接性能把控好焊接質(zhì)量。

2）提高管線保溫伴熱質(zhì)量。重點(diǎn)是對(duì)粗煤氣溫度低于200℃以下管線保溫、電伴熱的維護(hù)和檢查。在存在粗煤氣死區(qū)增加伴熱管線數(shù)量，提高管線區(qū)域的伴熱溫度，把控好管線外部保溫效果，通過(guò)實(shí)際測(cè)量保溫鋁皮外部溫度必須小于50 ℃。

3）把控設(shè)備管線安裝質(zhì)量。粗煤氣管線安裝施工期間，控制好管線管口對(duì)接的錯(cuò)邊量，做好管線驗(yàn)收施工探傷工作。針對(duì)粗煤氣管線取壓管在主管上對(duì)接，一律增加管臺(tái)的方式進(jìn)行安裝，增加取壓管根部抗腐蝕、沖刷的能力。

4）優(yōu)化配煤煤種。在選用配煤之前，做好原料煤中含有硫和氯等元素的初步分析，選配低硫、低氯的煤種進(jìn)行參配，降低粗煤氣中腐蝕介質(zhì)的產(chǎn)量。

5）優(yōu)化控制指標(biāo)參數(shù)。通過(guò)增加洗滌塔C-1601外排水減壓管線加大的外排水量，加大新鮮補(bǔ)水量，降低洗滌塔循環(huán)水氯離子含量（質(zhì)量濃度）控制指標(biāo)小于1 000 mg/L。加入20%濃度的液堿（NaOH），中和粗煤氣中所攜帶的酸性物質(zhì)，控制循環(huán)水中pH 值在6.0～7.2 之間。

6）加大管線檢測(cè)維護(hù)。加強(qiáng)對(duì)存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的粗煤氣管線及設(shè)備的維護(hù)和檢測(cè)；通過(guò)全面檢測(cè)和定期檢測(cè)，盡早發(fā)現(xiàn)腐蝕減薄點(diǎn)。將檢測(cè)的重點(diǎn)放在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)高的支撐點(diǎn)、介質(zhì)不流動(dòng)的冷點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)各類大小腐蝕減薄，及時(shí)進(jìn)行管道更換消除隱患。

7）建立設(shè)備管線腐蝕臺(tái)賬。將氣化裝置粗煤氣系統(tǒng)各個(gè)與腐蝕有關(guān)的實(shí)體信息風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，建立對(duì)應(yīng)檢測(cè)與維修計(jì)劃和措施，跟同類裝置做好技術(shù)交流，對(duì)發(fā)生過(guò)的腐蝕管線，進(jìn)行重點(diǎn)檢查，提高裝置防腐蝕管理水平。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)裝置運(yùn)行情況，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的易腐蝕、易磨蝕管線設(shè)備進(jìn)行定期、定點(diǎn)的無(wú)損檢測(cè)，并建立腐蝕量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。做到計(jì)劃?rùn)z修，避免設(shè)備泄漏事故的發(fā)生；結(jié)合管線內(nèi)介質(zhì)物料的特性和設(shè)備管線材質(zhì)，擴(kuò)大設(shè)備及管線無(wú)損檢測(cè)涵蓋率，做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)比對(duì)，充分暴露設(shè)備及管線運(yùn)行期間內(nèi)在隱患，做到防患于未然。采用先進(jìn)的檢測(cè)手段，掌握不同介質(zhì)工況下設(shè)備的腐蝕機(jī)理，優(yōu)化工藝操作參數(shù)、確定定期檢測(cè)計(jì)劃，科學(xué)的開展設(shè)備的計(jì)劃?rùn)z修和預(yù)知維修、維護(hù)管理，才能保證煤氣化裝置的安全和長(zhǎng)周期運(yùn)行。