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        減壓渣油冷卻器失效原因分析及處理

        2018-08-13 12:09:04潘從錦趙永利任海峰
        設(shè)備管理與維修 2018年8期
        關(guān)鍵詞:管板冷器管束

        李 哲 ,潘從錦,趙永利 ,劉 歡,任海峰

        (1.克拉瑪依市科比技術(shù)有限責(zé)任公司,新疆克拉瑪依 834099;2.中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司,新疆克拉瑪依 834003;3.中國石油新疆油田分公司石西油田作業(yè)區(qū);新疆克拉瑪依 834000)

        1 工藝與設(shè)備概況

        減壓渣油從減壓塔塔底由泵抽出,經(jīng)與拔頭原油換熱后,再與脫后原油換熱,最后經(jīng)渣油冷卻器冷卻至安全溫度送出裝置。

        減壓渣油冷卻器為浮頭式換熱器,換熱管材料為20#鋼,管子與管板連接方式為強度焊,未進行貼脹。換熱管為波紋管,規(guī)格為Φ25×2.5 mm,管程工作壓力0.5 MPa,工作溫度常溫,介質(zhì)為循環(huán)水;殼程工作壓力0.5 MPa,工作溫度150℃,介質(zhì)為減壓渣油。

        2 檢查情況

        通過對循環(huán)水?dāng)?shù)據(jù)結(jié)果分析,認(rèn)為是冷凝器發(fā)生泄漏,殼程的渣油進入管程內(nèi),裝置停工將管束抽出后,在管板底部換熱管內(nèi)壁有渣油附著,對管束進行水壓試驗,發(fā)現(xiàn)換熱管泄漏,堵管5根。

        2.1 宏觀檢查情況

        通過對渣油冷卻器進行宏觀檢驗,發(fā)現(xiàn)換熱管外壁防腐層部分脫落(圖1),無明顯腐蝕;換熱器管板防腐層脫落,焊縫局部存在嚴(yán)重坑蝕缺陷(圖2),針對換熱器管板焊縫存在的腐蝕缺陷,建議對 13-23,15-25,17-26,19-17,19-18,20-23,20-28,22-23,22-24,28-28 焊縫進行補焊修復(fù)。換熱管內(nèi)壁原防腐層脫落,內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重,存在垢下腐蝕。

        圖1 換熱管外壁防腐層部分脫落

        圖2 換熱管管口焊縫腐蝕情況

        2.2 遠(yuǎn)場渦流檢測情況

        對常減壓裝置減壓塔渣油冷卻器進行遠(yuǎn)場渦流檢測,共計檢測1306根,已堵管5根,未檢測根數(shù)為89根,檢測比例93.2%。

        對檢渦流圖譜(圖3)進行分析,發(fā)現(xiàn)該管束部分換熱管存在嚴(yán)重腐蝕缺陷,存在的缺陷類型為均勻腐蝕加坑蝕,換熱管局部壁厚損失達(dá)40%。

        2.3 缺陷管剖面情況

        冷卻器換熱管為波紋管,從18-1換熱管局部縱向剖面圖可以看到,換熱管內(nèi)壁存在均勻腐蝕、嚴(yán)重坑蝕缺陷(圖4),換熱管18-1變徑處橫剖圖(圖5)顯示,換熱管變徑處存在均勻腐蝕、坑蝕,換熱管壁厚減薄較大,最小壁厚為1.5 mm。

        3 原因分析

        3.1 管口焊縫腐蝕

        管殼式換熱器管板焊縫是換熱器重要的連接結(jié)構(gòu),管口焊縫質(zhì)量決定了換熱器的質(zhì)量和使用壽命,管口焊縫腐蝕控制是換熱器制造質(zhì)量保證體系中最關(guān)鍵的控制環(huán)節(jié),因此必須保證焊接接頭的密封性和抗拉強度。

        圖3 減壓渣油冷卻器換熱管渦流檢測圖譜

        圖4 換熱管縱向剖內(nèi)壁局部坑蝕

        減壓渣油冷卻器換熱管與管板之間的連接方式為角焊縫焊接,焊縫通過宏觀檢查發(fā)現(xiàn)冷卻器管口焊縫存在均勻腐蝕、局部嚴(yán)重坑蝕(圖2),局部焊縫余高<設(shè)計最小值,已無法滿足設(shè)備使用要求。

        圖5 冷卻器波紋管變徑處橫剖圖

        3.2 換熱管結(jié)構(gòu)

        該管束換熱管為波紋管,換熱管通過機械加工形成有規(guī)則的凹凸結(jié)構(gòu),增強對流體流動的擾動作用,破壞壁面邊界層達(dá)到強化傳熱作用,傳熱效果與光管相比有明顯提高。

        流體流經(jīng)波紋管,通過對介質(zhì)操作參數(shù)的分析,介質(zhì)經(jīng)過波紋管波峰位置時流動速度降低,波峰位置發(fā)生沉積及結(jié)垢,造成換熱管垢下腐蝕;介質(zhì)經(jīng)過波谷位置時流動速度增加,經(jīng)過收縮段時介質(zhì)流速增大不斷沖刷邊界層,邊界層變薄,使收縮段處換熱管壁厚產(chǎn)生沖刷腐蝕,造成換熱管收縮段壁厚減薄。

        3.3 循環(huán)水腐蝕

        水冷器運行一段時間后,在換熱管內(nèi)壁附著很厚的污垢,容易形成污垢沉淀物,附著于換熱管擴張段,管內(nèi)壁結(jié)垢為微生物及細(xì)菌的生存創(chuàng)造了條件。換熱管未采取防護措施,將導(dǎo)致?lián)Q熱管垢下腐蝕穿孔、泄漏,影響設(shè)備的正常運行。

        3.4 運行操作方面

        冷卻器換熱管腐蝕速度與設(shè)備工藝操作溫度密切相關(guān)。介質(zhì)的溫度升高易導(dǎo)致結(jié)垢嚴(yán)重,水垢的附著速度亦加快;介質(zhì)流速增大,增加污垢的沉積率,由于冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因,出現(xiàn)循環(huán)水流速過小或水流分配不均勻,容易在擴展段沉積污垢,引起垢下腐蝕。

        4 處理辦法及預(yù)防措施

        4.1 處理辦法

        冷卻器管口焊縫存在均勻腐蝕、局部嚴(yán)重坑蝕,為滿足設(shè)備使用需要,對存在嚴(yán)重缺陷的管口焊縫進行補焊處理,管板進行貝爾佐鈉防腐,將管口焊縫與介質(zhì)隔離。

        根據(jù)換熱管18-1剖面情況,該管束換熱管內(nèi)壁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重,清除換熱管內(nèi)壁附著污垢,存在垢下腐蝕。建議加強管束清洗或水冷器在線定期反沖洗,消除換熱管內(nèi)壁附著污垢,避免引起垢下腐蝕,提高換熱管的換熱效率。

        根據(jù)遠(yuǎn)場渦流檢測情況,對50根壁厚損失達(dá)40%的換熱管進行堵管處理,對換熱管內(nèi)壁進行熱固化防腐處理。

        4.2 預(yù)防措施

        (1)保持良好的循環(huán)水水質(zhì),定期清理循環(huán)水池的沉淀淤泥,防止沙塵及雜物進入循環(huán)水系統(tǒng)。

        (2)定期對管束進行清洗,防止換熱管內(nèi)壁結(jié)垢,引起垢下腐蝕,造成換熱管腐蝕失效。

        (3)加強循環(huán)水檢測,閥芯介質(zhì)泄漏及時查找、切斷泄漏源,防止大量介質(zhì)進入循環(huán)水系統(tǒng)。

        (4)加強冷卻器渦流檢測,掌握設(shè)備腐蝕狀況。

        5 結(jié)語

        水冷器直接影響著煉化裝置長周期安全穩(wěn)定運行,水冷器發(fā)生泄漏,將使循環(huán)水水質(zhì)惡化,循環(huán)水中微生物大量滋生,水冷器結(jié)垢、堵塞、腐蝕狀況加劇。為了減緩水冷器結(jié)垢、堵塞及腐蝕泄漏,保證水冷器安全穩(wěn)定運行,應(yīng)定期對管束進行高壓清洗,清除換熱管進內(nèi)壁附著污垢;對水冷器換熱管進行遠(yuǎn)場渦流檢測,能快速對換熱管的腐蝕狀況做出科學(xué)評估,根據(jù)檢測結(jié)果,制定合理的檢修方案,對裝置的安全穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。

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