馬小強 張中利 王海平

(天華化工機械及自動化研究設計院有限公司 化學工業(yè)設備質量監(jiān)督檢驗中心)

常減壓蒸餾裝置管道腐蝕失效分析

馬小強*張中利 王海平

(天華化工機械及自動化研究設計院有限公司 化學工業(yè)設備質量監(jiān)督檢驗中心)

針對某煉油廠常減壓裝置常頂油氣管線穿孔失效的情況，分析討論了常減壓蒸餾裝置油氣管線腐蝕失效的原因，并提出了相應的防腐措施。

常減壓蒸餾裝置 管道腐蝕 穿孔失效

近年來在加工進口原油過程中，環(huán)烷酸和硫化物經(jīng)過分解或水解，產(chǎn)生了硫化氫、有機酸等腐蝕性介質，使常減壓裝置和管道長期在腐蝕環(huán)境下運行?？偨Y國內(nèi)多家煉油廠常減壓裝置的腐蝕情況，其腐蝕特點主要是低溫部位的HCl-H2S-H2O型腐蝕。主要出現(xiàn)在初餾塔頂、常壓塔頂和減壓塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)的空冷器及水冷器等有液態(tài)水存在的低溫部位，尤其是氣液相變部位最為嚴重。高溫部位的高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕，主要發(fā)生在溫度大于230℃的管線、加熱爐爐管及高溫換熱器等流速較高的部位。筆者以常減壓蒸餾裝置低溫部位油氣管線的腐蝕為例，分析探討其低溫部位管線腐蝕失效的原因，并提出幾點有效的防護措施。

1 管線概況

2012年1～6月某煉油廠常頂油氣管線自空冷器(A-102)至常頂回流罐(D-103)集管三通底部連續(xù)3次發(fā)生腐蝕穿孔，2012年7月被迫停車檢修。常頂油氣線技術參數(shù)為：

標稱材料 20鋼

公稱規(guī)格φ377mm×9.5mm

工作介質 常頂油氣

介質流速 3.5m/s

設計/工作壓力 0.28/0.03MPa

設計/工作溫度 60/40℃

2 檢查分析

2.1 宏觀檢查和取樣情況

常頂油氣線從空冷器至常頂回流罐東側第1個承插式三通背向發(fā)現(xiàn)有一貫穿性孔洞(面積約50cm2，圖1)，邊緣不規(guī)則且呈明顯腐蝕減薄，穿孔管段內(nèi)壁靠近底部附著有大面積銹蝕層?？锥凑龑ι戏讲骞?，孔洞所在直管段東側為管封頭結構。

圖1 取樣示意圖

2.2 壁厚檢測

利用超聲波測厚儀對穿孔部位周邊進行了壁厚檢測，結果顯示孔洞周圍實測壁厚為4.0～8.4mm，為腐蝕沖刷減薄形貌。

2.3 材料成分光譜分析

利用德國SPECTRO公司全成分光譜定量分析儀對材料進行了光譜分析，結果見表1。

表1 材料成分分析 %

由表1數(shù)據(jù)可知，常頂油氣管線穿孔部位材料符合GB/T 8163-2008對20鋼的成分要求。

2.4 掃描電子顯微鏡及X射線能譜分析

用掃描電子顯微鏡觀察1#(未清洗)和2#(未清洗)樣品腐蝕產(chǎn)物形貌如圖2所示。1#(未清洗)和2#(未清洗)樣品X射線能譜分析結果見表2。

a. 1#(未清洗) b. 2#(未清洗)

利用掃描電鏡對樣品觀察發(fā)現(xiàn)常頂油氣線穿孔部位內(nèi)表面呈現(xiàn)出典型流淌狀的沖刷腐蝕形貌，1#(未清洗)樣品能譜分析穿孔部位周邊腐蝕產(chǎn)物S、Cl-含量很高。

3 討論

由現(xiàn)場環(huán)境可知，腐蝕穿孔部位位于常頂油氣線集管封頭一側第1個承插式三通的背向，常頂油氣線介質流向為空冷器至常頂回流罐，集管底部長期承受支管內(nèi)介質的垂直沖刷，是造成此管段穿孔的重要因素。

腐蝕因素主要取決于pH值、Cl-和H2S的含量。其中Cl-是初餾塔、常壓塔頂部腐蝕最主要的因素，主要來源于原油中的有機氯在加熱過程中發(fā)生分解，生成HCl。H2S主要是加工過程中由硫化物熱分解而成。在該冷凝環(huán)境中，HCl溶于水生成鹽酸。若水量少，鹽酸濃度可達1%～2%，形成十分強烈的稀鹽酸腐蝕環(huán)境。H2S的存在會使腐蝕加速，二者構成相互促進的循環(huán)腐蝕。

低溫H2S腐蝕表現(xiàn)為均勻腐蝕和濕H2S應力腐蝕開裂。塔頂系統(tǒng)受到硫化氫、水及氯化氫等在一定溫度下的相互作用，往往均勻腐蝕很嚴重。常減壓裝置檢修時，常見到減頂水冷凝器的腐蝕，減頂有三級水冷凝器，一級比一級腐蝕嚴重。

4 結論與建議

4.1常頂油氣線空冷器至常頂回流罐三通背向腐蝕穿孔的主要原因為介質沖刷腐蝕，介質中含有大量的S、Cl-起到了一定的促進作用。

4.2承插式三通采取防沖刷結構，減緩對三通集管底部的直接沖刷；集管安裝采取適當?shù)膬A斜度，避免介質局部滯留濃縮；停車后，應對管道進行及時清洗和排污。

4.3材料升級是最簡單有效的防腐措施，對于低溫部位可采用08Cr2MoAl、09Cr2AlMoRe(針對H2S腐蝕的專用鋼種)、碳鋼+06Cr13、2205雙相不銹鋼等材料。主要參考的現(xiàn)行標準有SH/T 3129-2012《高酸原油加工裝置設備和管道設計選材導則》和SH/T3096-2012《高硫原油加工裝置設備和管道設計選材導則》。

4.4在提高工藝措施(優(yōu)化電脫鹽工藝、按工藝要求加注適量中和緩蝕劑)的基礎上，加強在線腐蝕監(jiān)測。

4.5在常壓塔頂空冷器上安裝在線腐蝕檢測儀，對腐蝕情況進行定期檢測，對腐蝕規(guī)律進行深入分析，加強保護措施。對于較為容易腐蝕的管道、容器及設備等，實行在線定點普查，提高檢測頻率，及時排除隱患，避免產(chǎn)生嚴重事故。

*馬小強，男，1982年7月生，工程師。甘肅省蘭州市，730060。

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