曹雪峰,田 剛

(中國(guó)石化齊魯分公司，山東淄博 255400)

2018年3月下旬，乙烯裂解爐BA-117進(jìn)料線發(fā)生腐蝕泄漏，為查明腐蝕原因，對(duì)泄漏部位進(jìn)行了初步的調(diào)研分析。

2006年8月31日BA117爐投用，以石腦油及循環(huán)乙烷為設(shè)計(jì)原料。進(jìn)料管線已使用10余年，泄漏部位為原料進(jìn)爐子前的水平管段，碳鋼材質(zhì)，規(guī)格為φ60 mm×3.91 mm，溫度為40 ℃左右。表1為2014年以來(lái)117爐原料線泄漏及更換情況。

表1 BA-117爐歷年來(lái)泄漏情況

1 原料來(lái)源及性質(zhì)

所用石腦油分為系統(tǒng)內(nèi)互供石腦油、公司內(nèi)互供石腦油以及油品儲(chǔ)罐石腦油。檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，原料中含有一定的硫和氯，多次出現(xiàn)硫、氯含量超標(biāo)的情況。

2 爐BA-117進(jìn)料管腐蝕形貌

管線腐蝕泄漏部位環(huán)管線一半以上，最大孔洞約10 mm×10 mm，泄漏處內(nèi)表面有明顯蝕坑，存在黑褐色垢物，且有大片物質(zhì)(垢物)脫落的痕跡，從換下來(lái)的進(jìn)料線的其它管段內(nèi)表面，亦可觀察到明顯的鐵紅色垢物，垢物下管壁有明顯的蝕坑，內(nèi)部的蝕坑深淺不一。從宏觀的腐蝕形貌，判斷為內(nèi)部的垢下腐蝕。

3 測(cè)厚檢查情況

3.1 對(duì)泄漏位置的部分水平管段測(cè)厚

對(duì)腐蝕泄漏管段進(jìn)行測(cè)厚(測(cè)厚數(shù)據(jù)見(jiàn)表2)，測(cè)厚數(shù)據(jù)在1.88～3.55 mm之間，平均數(shù)值為2.75 mm。對(duì)另一段水平L型進(jìn)料管段進(jìn)行對(duì)比測(cè)厚，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。由表3可以看出，水平管段下側(cè)測(cè)厚數(shù)據(jù)均比上側(cè)略小。

3.2 對(duì)第二路進(jìn)料線地面處水平管段與豎直管段的連接彎頭進(jìn)行測(cè)厚

在對(duì)第二路進(jìn)料線地面水平管線及其上豎直管線進(jìn)行超聲導(dǎo)波檢測(cè)的過(guò)程中，經(jīng)測(cè)厚發(fā)現(xiàn)其連接彎頭外彎減薄較重，見(jiàn)表4。除第一路進(jìn)料線外，其余五路進(jìn)料線的同部位彎頭均有不同程度的減薄，尤其是第二路和第四路，測(cè)厚最小數(shù)值分別為1.98，1.48 mm。

表2 泄漏管段測(cè)厚數(shù)據(jù) mm

表3 水平L型進(jìn)料線測(cè)厚數(shù)據(jù) mm

表4 地面水平管線與其上豎直管線連接彎頭測(cè)厚數(shù)據(jù) mm

4 超聲導(dǎo)波檢測(cè)情況

對(duì)第二路進(jìn)料線靠近地面的水平管線及其上的豎直管線進(jìn)行了超聲導(dǎo)波檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果輕微腐蝕(見(jiàn)圖1、圖2)。第一測(cè)點(diǎn)在進(jìn)料閥后第一彎頭后水平直管處，第二測(cè)點(diǎn)在進(jìn)料閥后第二彎頭后豎直管處，導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果均輕微腐蝕。從直管段管壁測(cè)厚結(jié)果來(lái)看，第一測(cè)點(diǎn)直管壁厚為3.58，3.57，3.24，3.06 3.12 mm。第二測(cè)點(diǎn)直管壁厚為3.34，3.46，3.52，3.33 mm。根據(jù)測(cè)厚數(shù)據(jù)分析，第一測(cè)點(diǎn)兩處3.06，3.12 mm明顯壁厚減薄，均在管線的正下方。腐蝕介質(zhì)應(yīng)該是集中在水平直管段底部。

從導(dǎo)波的檢測(cè)長(zhǎng)度看，每個(gè)布點(diǎn)的檢測(cè)長(zhǎng)度只有6米左右，導(dǎo)波衰減嚴(yán)重，因管線外壁光滑，故判斷管線內(nèi)壁蝕坑較重。

圖1 測(cè)點(diǎn)1導(dǎo)波波形

5 垢樣分析情況

對(duì)泄漏直管部位的內(nèi)部垢物進(jìn)行了采樣分析，乙烯17#爐進(jìn)料線管束內(nèi)表面垢樣組成分析結(jié)果見(jiàn)表5。垢樣的主要成分為鐵的氧化物、硫代硫酸鹽、硫化物、單質(zhì)硫及少部分酸不溶物、氯鹽、銨鹽等物質(zhì)。

由以上的分析結(jié)果可以看出，垢樣以鐵的氧化物為主，兼有少量的硫化亞鐵，說(shuō)明腐蝕產(chǎn)物多是由氧化腐蝕產(chǎn)生的。

圖2 測(cè)點(diǎn)2導(dǎo)波波形

表5 乙烯17#號(hào)爐進(jìn)料線內(nèi)表面垢樣組成分析

6 腐蝕原因分析

通過(guò)對(duì)比原料數(shù)據(jù)與垢樣分析數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況及外觀腐蝕形貌推斷出以下結(jié)論。

a)原料中有S、Cl等腐蝕元素的存在，為腐蝕提供了腐蝕因子。

b)常溫管道的腐蝕離不開水的存在，水的來(lái)源有兩個(gè)：①可能原料中本身帶有極少量水份；②由于燒焦頻繁，為管道內(nèi)部提供了腐蝕所需要的氧氣與水蒸氣，燒焦時(shí)蒸汽與工業(yè)風(fēng)在一次注汽的位置注入，進(jìn)料控制閥至一次注汽間的管段形成死區(qū)，對(duì)流段內(nèi)受加熱的的工業(yè)風(fēng)與水蒸氣在外部管段的內(nèi)壁冷凝吸附產(chǎn)生腐蝕；進(jìn)料線蒸汽吹掃后長(zhǎng)期備用時(shí)也存在水汽冷凝的可能。一般來(lái)講，水蒸氣和氧氣的存在會(huì)加劇腐蝕的進(jìn)行。

c)管道內(nèi)部有結(jié)垢傾向，且有少量氯離子、硫、銨鹽吸附沉積，可以推斷工藝介質(zhì)由于某種原因可能分解出活性硫或H2S，還存在少量HCl、NH4Cl的存在。在有微量水的條件下，形成了低溫HCl+H2S+H2O酸性腐蝕環(huán)境。理論上進(jìn)料線的水平管段更容易積水積垢，從而對(duì)管道底部產(chǎn)生了強(qiáng)烈腐蝕，管線的局部低點(diǎn)腐蝕會(huì)加重。側(cè)部與頂部管壁同樣吸附水汽和氧氣積垢腐蝕，垢下腐蝕應(yīng)該相對(duì)較輕。通過(guò)依次對(duì)舊管切割作內(nèi)部宏觀檢查來(lái)看，蝕坑腐蝕深淺不一，無(wú)規(guī)律可循，判斷與進(jìn)料管的水平度、保溫效果和散熱損失有關(guān)，伴熱線的投用也有一定的影響。

d)管道內(nèi)部介質(zhì)間歇性的變化與投用，對(duì)內(nèi)壁有沖刷，造成沖蝕與垢下腐蝕交替進(jìn)行，長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致進(jìn)料管逐步腐蝕減薄破裂。

7 措施及建議

a)建議盡可能控制、減少原料中的易腐蝕因素，如S、Cl等。

b)經(jīng)對(duì)進(jìn)料線地面水平管線及其上豎直管線連接彎頭測(cè)厚，其外彎已經(jīng)嚴(yán)重減薄，建議立即更換。

c)鑒于進(jìn)料線已經(jīng)出現(xiàn)的腐蝕泄漏情況，以及進(jìn)料線的使用年限已久，建議逐步更換進(jìn)料線，優(yōu)先水平管段與彎頭的更換。建議工藝流程上考慮盡可能減少高空水平管，采用斜管與立管。

d)建議燒焦后加大對(duì)管線的吹掃，停爐期內(nèi)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的保護(hù)，減少水蒸氣和氧氣的積聚?？煽紤]燒焦期間對(duì)進(jìn)料線采取隔離保護(hù)措施，例如在一次注汽口對(duì)流段處的進(jìn)料線增加隔斷閥以減少燒焦期間水汽與氧氣的倒串與停留；或者考慮在流控閥處增設(shè)燒焦風(fēng)點(diǎn)、氮?dú)獯祾唿c(diǎn)。

e)建議根據(jù)運(yùn)行情況制定合理的管線使用壽命周期，可考慮每3個(gè)檢修周期(12年)更換進(jìn)料線，每個(gè)檢修周期部分管線割管做內(nèi)部檢查，每年對(duì)進(jìn)料線進(jìn)行導(dǎo)波檢測(cè)與定點(diǎn)測(cè)厚。