波纹板换热器
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催化装置折流杆换热器腐蚀及其防护点击：1993 日期：[ 2014-04-26 21:54:05 ] |
| 催化装置折流杆换热器腐蚀及其防护 刘吟1 魏玉垒2 刘美丽3 （1.克拉玛依市科比技术有限责任公司新疆克拉玛依834003）（2.中国石油大学（华东）山东东营257061）（3.克拉玛依广播电视大学新疆克拉玛依834003） 【摘要】对催化装置折流杆换热器的腐蚀状况进行了分析，指出应力腐蚀和孔蚀是破坏换热器的主要原因，并探讨了防止换热器腐蚀的一些措施。 【关键词】折流杆换热器应力腐蚀孔蚀腐蚀防护 2009年5月克拉玛依石化公司（以下简称克石化公司）大检修期间，催化装置L207/1、2经涡流检测后发现其腐蚀较严重，且有明显的缺陷，再经高压水清洗后，判断缺陷部位存在腐蚀穿孔。对此，进行了更为细致的腐蚀调查和原因分析，并采取了相应的防腐措施。 1·装置简介 催化装置L207/1、2，型号为LRH1100×6-345-1.6/BJ-4/600-2-6，用Φ6不锈钢线材为折流杆的折流杆换热器。管程介质为水，来自润滑油加热站，入口温度50℃-60℃，出口温度80℃-90℃；壳程介质为来自分馏塔的汽油、瓦斯、液化气及其他轻组分，入口温度95℃-108℃。L207/1、2在催化装置中的工艺流程如图1所示。 2·装置腐蚀状况调查 2.1宏观检测 现场经宏观检测，换热器管束有两处腐蚀穿孔，分别处于壳程的入、出口处（见图2、3）；折流杆几乎全部断裂（见图4）；折流环及纵向滑杆在焊缝处有不同程度的断裂（见图5）。另外，断裂后的折流杆已失去原有金属的强度2.2涡流检测经涡流检测，L207/1、2的换热器管束其腐蚀减薄现象较明显（见图5），约为30%-50%，少数地方存在严重缺陷，甚至穿孔。 2.3介质腐蚀性评定 通过对L207/1、2管程、壳程介质的实验室电化学腐蚀速率评定，L207/1、2管程中水的腐蚀速率为0.45mm/a，L207/1、2壳程中油气的腐蚀速率为0.25mm/a，其中含有大量的硫化物，总硫含量约为2000ppm。 3·腐蚀原因分析 3.1腐蚀状况分析 从图2、3管束腐蚀穿孔的外形来看，处于壳程入口处管束的腐蚀穿孔是从管束外壁向内壁发展形成的，而从壳程出口处管束的腐蚀孔可见的残余螺纹来看，腐蚀是从内壁向外壁发展形成的。从腐蚀性介质的含量及宏观检测中折流杆、滑杆的断裂情况看，折流杆、滑杆的断裂都是由于H2S的应力腐蚀造成的。从对管程、壳程介质进行的腐蚀速率评定来看，管程、壳程介质都存在一定的腐蚀，需加以控制。总体来看，L207/1、2的腐蚀类型以应力腐蚀、孔蚀为主。其中，折流杆的腐蚀为H2S应力腐蚀；管束内壁向外壁的腐蚀为孔蚀；壳程入口处管束的腐蚀为有H2S腐蚀下的“冲刷”腐蚀。 3.2腐蚀机理分析 （1）应力腐蚀机理H2S应力腐蚀的基本类型可分为应力腐蚀开裂、氢诱导裂纹、氢鼓包等[1]。折流杆材质为不锈钢，断裂处均在焊缝附近，存在焊接残余应力，同时处在高含硫的环境中符合产生应力腐蚀的条件。结合L207/1、2折流杆腐蚀的宏观特征及不锈钢棒材的力学性能判断，裂纹为应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂的机理众说纷纭，主要分成两大类[2]： a）氢致开裂（HIC）或氢脆裂（HE）理论，该理论认为由于腐蚀的阴极反应产生氢，氢原子扩散到裂缝尖端金属内部，使这一区域变脆，在拉应力作用下脆断。此理论几乎一致的意见是：在应力腐蚀破裂中，氢起了重要的作用。 b）阳极溶解型应力腐蚀——活性通路理论，由于合金微结构的差异，局部应力集中，应变引起表面膜局部破裂，合金存在一条易于腐蚀的“活性通路”。在腐蚀环境中，当活性通路与周围的主体结构产生电位关系，电化学腐蚀就沿着这条路径进行，这条路径只有原子大小，它可能沿着晶界。当存在与裂纹垂直的较高的拉应力时，在裂纹尖端就产生应力集中，当应力足够高时（即达到临界点KIC），就引起尖端脆性断裂。应力撕破表面膜，由于膜的破坏，新的金属表面暴露出来，电解液在裂缝的毛细管作用下进入缝尖，于是又产生电化学腐蚀。随之产生极化作用和膜的再生。重复活性通路腐蚀，直到尖端又建立起足够大的应力集中，再次引起腐蚀，直至裂缝深入部件而断裂。 此外，Ni元素在抗H2S应力腐蚀中有害。Ni元素在金相组织中易偏析，降低钢板的相变点温度，降低钢板本身性能。另外，Ni元素可以同H2S水溶液生成一种特殊的硫化物，其组织疏松，易使氢渗透，从而出现裂纹。因此，在这种介质中折流杆不应选用不锈钢材质。 （2）孔蚀腐蚀机理[3] 由于铁的电极电位比氧的电极电位低，铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，其中铁是阳极受到腐蚀，氧是阴极，进行还原，反应式如下： 当铁受腐蚀后生成Fe2+，它与水中的氧进一步反应生成黄褐色的结构疏松的Fe(OH)3二次产物层： 由于腐蚀产物的阻挡，水中的溶解氧到达这个腐蚀点的速度减慢，形成腐蚀点四周的氧浓度大于腐蚀点的氧浓度，这样，腐蚀点的四周便成为阴极，腐蚀点本身成为阳极，腐蚀继续进行。此时，腐蚀产生的Fe2+通入疏松的二次产物层向外扩散，当它遇到水中的OH-或O2时，便又产生新的二次产物，积累在原有的二次物层中。所以二次产物层越积越厚，形成鼓包，鼓包下面越腐蚀越深，久而久之便形成穿孔。4结论及对策克石化催化装置L207/1、2的腐蚀主要是折流杆、滑杆的H2S应力腐蚀、管束内壁水垢下的坑蚀及壳程入口处管束外壁的冲蚀。针对这一状况采取了几项措施： （1）为更好地控制H2S应力腐蚀，折流杆不能采用不锈钢，应采用普通碳钢。 （2）换热器焊接完成后进行整体消除应力热处理，以达到消除残余应力防止应力腐蚀的目的。 （3）L207/1、2管束外壁及碳钢折流杆、滑杆均可采用热固化涂料防腐。 （4）L207/1、2管束内壁进行热固化涂料防腐。该措施的效果已通过2003年以来大检修的实际应用得到证实。 （5）对循环水进行处理，降低含氧量，添加缓蚀剂以降低腐蚀。 （6）优化设备结构及管线布置，避免热应力、减少涡流、减少流向剧变，防止冲蚀。 参考文献： [1]闫凤芹，夏智富.硫化氢应力腐蚀原理与防护措施[J].炼油与化工，2009，20(1)：60-61. [2]许善会,李苏秦.烟气管道的应力腐蚀及其对策[J].炼油设计，2000(03)：48-52. [3]唐家俊.重油催化装置腐蚀原因分析及防护对策[J].全面腐蚀控制，2008(02)：27-30. |
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