汽提重沸器失效分析

汽提重沸器管束失效分析

運行一部張永剛目錄重沸器現(xiàn)狀簡述重沸器管束腐蝕部位重沸器管束腐蝕機理重沸器管束腐蝕原因分析預防措施及改進方案結(jié)束語重沸器現(xiàn)狀簡述我裝置汽提塔底重沸器為浮頭式四管程換熱器，利用熱虹吸原理，液體從殼程底部進入，汽水混合液從殼程頂部返塔。殼程工作壓力0.5Mpa，介質(zhì)溫度151℃，管程工作壓力1.0Mpa，介質(zhì)溫度230℃

殼程材質(zhì)是Q345R鋼，管束材質(zhì)是10鋼。情況較輕的腐蝕泄露采用堵管處理。大面積泄露更換重沸器，平均每臺使用壽命2年。

重沸器管束腐蝕部位管束上部列管第一第二層，靠近管板處。本位置是重沸器第一管程入口處。

重沸器管束腐蝕機理酸性水環(huán)境常見腐蝕機理

隨著原油的不斷深加工，原油中的硫化物、氮化合物也被更多的分解。因此，污水中含有大量的H2S、NH3、HCN，這些物質(zhì)之間發(fā)生反應，生成的產(chǎn)物成為主要的腐蝕性物質(zhì)。構成了H2S—NH3—HCN—H2O腐蝕環(huán)境。鋼鐵在H2S的水溶液中，不僅發(fā)生電化學反應生成Fes而引起的一般腐蝕，而且生成的氫原子還向鋼中滲透并擴散，致使鋼材分層、鼓泡、甚至開裂。在PH值大于6的環(huán)境中，鋼表面被Fes覆蓋，有較好的保護性能，但如果存在CNˉ、CIˉ等活性離子時，F(xiàn)es保護層被溶解，加速了腐蝕反應的發(fā)生。含硫污水對碳鋼的腐蝕特征是；厚度減薄、局部開孔，還有極易引起鼓泡、開裂、焊縫應力腐蝕開裂。重沸器管束腐蝕機理汽提重沸器主要腐蝕1、垢下腐蝕2、濕H2S環(huán)境腐蝕3、沖刷腐蝕4、縫隙腐蝕5、均勻腐蝕

重沸器管束腐蝕機理垢下腐蝕

重沸器結(jié)垢不僅使得換熱效率大大降低，還會引起垢下腐蝕。垢下腐蝕是一種特殊的腐蝕形態(tài)，結(jié)垢使污水中的CIˉ、CNˉ離子在金屬表面富集并產(chǎn)生電化學腐蝕反應，腐蝕形態(tài)為全面腐蝕與局部腐蝕并存，以點蝕穿孔較為突出，也可造成金屬的整體減薄。重沸器管束腐蝕機理濕H2S腐蝕在同時存在水和硫化氫的環(huán)境中，易生成濕H2S腐蝕環(huán)境。

濕H2S腐蝕本質(zhì)是一種電化學腐蝕，濕H2S環(huán)境除了可以造成設備的均勻腐蝕外，更重要的是引起一系列的與鋼材滲氫有關的腐蝕開裂，如；氫鼓泡氫致開裂硫化物應力腐蝕重沸器管束腐蝕機理沖刷腐蝕沖刷腐蝕又稱為磨損腐蝕。沖刷腐蝕是金屬表面與流體之間由于高速相對運動而引起的金屬損壞現(xiàn)象，是管道受沖刷和腐蝕交互作用的結(jié)果，是一種危害性較大的局部腐蝕。流動介質(zhì)中帶有固體粒子的時候，沖涮更為嚴重，多發(fā)生在重沸器殼程上部出口管線處，殼程內(nèi)汽水混合液由湍流變?yōu)檩S流，造成氣液相沖刷腐蝕。在高流速的沖擊下，金屬表面的Fes腐蝕層不斷被沖掉，形成局部腐蝕。重沸器管束腐蝕機理縫隙腐蝕由于縫隙或間隙的存在，在狹縫內(nèi)或近旁發(fā)生的腐蝕。稱為縫隙腐蝕?？p隙腐蝕也是一種電化學腐蝕，這是由于金屬溶解入介質(zhì)中后便放出電子，在有氧特別是有氯離子的情況下，將與電子在水溶液中形成OHˉ或H﹢CIˉ，使金屬不斷腐蝕。在污垢堵塞縫隙時，腐蝕更為嚴重。遭遇縫隙腐蝕的金屬表面既可以表現(xiàn)為整體腐蝕，也可表現(xiàn)為點蝕。重沸器管束腐蝕機理均勻腐蝕均勻腐蝕是指在與環(huán)境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同速度進行的腐蝕。從技術層面來說，這類腐蝕在生產(chǎn)中危害不是很大，安全管理難度也是腐蝕當中最小的，在換熱設備當中因均勻腐蝕引發(fā)泄露的幾率相當小。

重沸器管束腐蝕原因分析重沸器殼程介質(zhì)是含硫、氨氮的污水，但水中的H2S和氨氮含量接近于凈化水指標（H2S﹤50㎎／L、氨氮＜100㎎／L）。這種環(huán)境下濕H2S環(huán)境可能不是造成管束泄露的主要原因。從腐蝕的特征來看，可以確定均勻腐蝕也不是造成管束泄露的主要原因。每年的檢修，管線測厚工作是必不可少的重要一項，從測厚的數(shù)據(jù)來看，殼程介質(zhì)的出口管線、彎頭、無明顯的減薄跡象，出口處的管束也無明顯的沖刷痕跡。由此推斷，沖刷腐蝕同樣不是造成泄露的主要原因。管束泄露的部位是貼近管板的位置，符合縫隙腐蝕的條件。應考慮或注意。

重沸器管束腐蝕原因分析重沸器污垢主要集中在管束上半部，部分管束之間的間距全部堵死，造成局部的換熱管過熱嚴重。污垢的表面松散、里層致密。

重沸器管束腐蝕原因分析用小刀剝開腐蝕層，肉眼觀察換熱管表面坑洼不平，且多根換熱管已經(jīng)穿孔，符合點蝕特征，也存在換熱管整體減薄的現(xiàn)象。根據(jù)管束的結(jié)垢情況及腐蝕點體貌特征可以推斷，造成管束泄露的主要原因是垢下腐蝕。

重沸器管束腐蝕原因分析換熱管束上半部分結(jié)垢嚴重，為什么只在靠近管板的幾層管束腐蝕嚴重呢？因為此處是第一管程1.0Mpa蒸汽進管處，此時的蒸汽壓力、溫度最高，體積也是最大的，隨著蒸汽在換熱管內(nèi)不斷的流動換熱，溫度、壓力、體積也不斷降低，出口處的凝結(jié)水壓力只有0.6Mpa，因此，此位置的管束承受的壓力是最大的，同等腐蝕條件下發(fā)生泄露的幾率比別的部位要大很多。一根換熱管因點蝕出現(xiàn)一個沙眼，高壓噴射出的蒸汽又對周邊換熱管造成沖擊，在腐蝕與沖刷的雙重作用下，很快就會出現(xiàn)大面積的泄露狀況。

預防措施及改進方案

結(jié)垢原因分析有關裝置因結(jié)垢問題進行過實驗，分析得出；污水的表面張力約為44mN/m，造成污水表面張力小的原因是污水中含有一定量的表面活性劑物質(zhì)，因原油中含有大量的環(huán)烷酸，而環(huán)烷酸氨是一種性能良好的陰離子表面活性劑，因此污水中所含的表面活性劑就是環(huán)烷酸氨。環(huán)烷酸氨的存在降低了污水的表面張力，使本來應該沉降在罐中的無機粒子穩(wěn)定的乳化，分散在污水中進入汽提塔，當溫度升高時，環(huán)烷酸氨分解為環(huán)烷酸和氨，使污水的的表面張力增大，導致分散在污水中的有機物、無機粒子析出引起結(jié)垢。焦化裝置來的污水中含有大量的乳化油和焦粉，以及DCC裝置污水中攜帶的催化劑粉末，如得不到有效的預處理就會帶入汽提塔引起結(jié)垢。

預防措施及改進方案解決方案一、原料水進罐前加注破乳劑中和環(huán)烷酸氨，控制污水的表面張力，實驗證明，污水的表面張力＞55mN/m時，系統(tǒng)不會結(jié)垢。二、原料水進罐前增設反沖洗過濾器，要求濾芯＜5um，盡可能過濾焦粉。三、投用原料水脫氣系統(tǒng)，把原料水中的輕烴及水面浮油預先處理掉。四、因我裝置原料水罐是單罐運行，沉降效果不好，所以盡可能保持原料水罐的高液位操作。五、協(xié)調(diào)焦化裝置做好分餾塔頂回流罐的破乳劑加注工作，以及解決污水攜帶焦粉的問題，盡可能在源頭上控制。預防措施及改進方案我裝置現(xiàn)有往復式注堿泵一臺，堿液箱一個，用DN20的管線連接到焦化來水管線放空閥改為注破乳劑。2013年檢修時，焦化裝置有一臺棄用的反沖洗過濾器，可安裝在汽提進罐流量計處，流量計處有外甩管線，先測量尺寸，配管，安裝時酸性水臨時進高架罐。汽提脫氣罐液位控制調(diào)節(jié)閥修復，脫氣罐既能投入使用。如上述方案得以實施，可杜絕或大大緩解結(jié)垢問題，現(xiàn)重沸器管束是新的，換熱管表面有耐腐蝕涂層，涂層脫落后，腐蝕問題很快就會發(fā)生。