乙烯裂解炉翅片管腐蚀失效原因.docVIP

乙烯裂解炉翅片管腐蚀失效原因 张树萍 田亚团 王杜娟 张学争 (中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津300271) 摘要：某公司烯烃裂解炉进行投料开车时，发现裂解炉预热段有泄漏现象。通过排查，发现最后一排第一根翅片管有两处穿孔。对翅片管腐蚀穿孔的原因进行了分析，指出原料油中的硫是造成翅片管均匀腐蚀的主要原因。由于对流段炉管为水平安装，在裂解炉停工蒸汽吹扫过程中，残留的蒸汽冷凝成水汇集在炉管下部或凹陷处，进入炉内空气中的氧溶解在其中，从而形成了氧的腐蚀环境，使炉管因腐蚀形成的FeS保护膜遭到破坏，最终导致炉管下部穿孔。 关键词：裂解炉翅片管腐蚀穿孔措施 2007年3月6日某公司乙烯装置检修后开车，在投料时发现5号裂解炉预热段有泄漏现象，然后停炉检查。从上到下进行打压排查，最终发现最后l排（即第10排）从北排列的第一根翅片管存在两处穿???，且穿孔位于翅片管的底部，随即停炉抽出，委托中国石油化工股份有限公司天津分公司机械研究所进行检验。 1 5号裂解炉预热段结构概况 乙烯装置5号裂解炉共有10层翅片管，分上下两部分，上部分有8层，下部分有2层。裂解炉预热段翅片管为东西方向水平安装，规格为φ73mm×5.16mm，材质为A106-Gr.B，运行时内部介质为石脑油，温度220℃左右，压力约为3 MPa，外部介质为炉内烟气。裂解原料从炉外进炉后分两路进入原料预热管段进行预热，即第10层汇人4根管后再汇集进入2根管，最后汇集进入l根管出炉。乙烯装置5号裂解炉每2个月定期进行一次清焦处理，在清焦前先对管线用5.4 kg压力、200℃的过热蒸汽进行吹扫处理，然后用阀门将预热段与 辐射段隔开，单独对辐射段进行烧焦处理。 停工时也做上述处理后开展检修。2006年6月14日也曾发生过预热段翅片管腐蚀穿孔现象，穿孔同样位于第10层翅片管。原料预热段共10层，此次抽 取的翅片管为第10层从北排列的第1根翅片管。 2检验与分析 2.1宏观检验 为了便于观察，抽取之前标记上下方向，抽取之后按照标记切割成上、中、下三段管，观察抽取的翅片管，发现外部翅片呈黄褐色并有穿孔（见图1)；翅片管横截面局部减薄严重（见图2）；把翅片管解剖，观察内部，发现炉管内部管壁上覆盖着层状、较坚硬的黑色灰垢，其间有两处穿孔，孔洞尺寸约为5咖×10 mm，孔洞周围减薄、结垢都比较严重（见图3、图4），除去垢物，局部减薄处呈凹坑状。 图1 剖开截取段宏观照片 图2 翅片管横截面照片 图3 剖开后A穿孔部位宏观照片 图4 剖开后B穿孔部位宏观照片 2.2 测厚数据 使用游标卡尺，选择性地对翅片管进行测厚，结果发现翅片管下部减薄严重，其中下1~7为A处穿孔部位，附近厚度为3.0mm；翅片管下3~4为B处穿孔部位，附近厚度为3.6 mm;下3N10厚度为3.5mm。其它测量结果见表1。 表1 测厚数据表 测点厚度值/mm 测点厚度值/mm上l~l  5.3下1~8 4.4上1~3 5.1下2~24.4 上l~54.5下2~3 2.5上2~105.5下2~6 4.4上3~94.9下2~7 4.3 下l~l 6.3下2~84.0下1~34.5下2~9 3.7下1~6 4.0下3~4B穿孔部位附近3.6 下l~7A穿孔部位附近3.O下3~ 103.5  2.3 化学成分分析 对炉管进行成分分析，化学成分分析结果符合ASMESA~106B高温用碳钢无缝钢管的标准要求，分析结果见表2。 表2 化学成分分析结果 w，% 样品名称CSMnSiP翅片管 标准值≤0.30≤O.0350.29-1.06≥0.10≤O.035实测值 0.19 0.0160.780.200.013 2.4 金相分析 对炉管的上下两个部位的横截面取样进行金相检验，检验结果见图5、图6。 图5 炉管上部横截面金相组织200× 图6 炉管下部横截面金相组织200× 观察金相组织为珠光体和铁素体，其中珠光体呈片状形态，腐蚀穿孔后没有发现珠光体球化现象，珠光体和铁素体呈带状组织。 2.5 腐蚀产物分析 取A处穿孔部位和其穿孔部位附近的腐蚀产物进行X射线衍射分析，从能谱图的检测结果发现，腐蚀产物中C，S和Fe的含量比较高，见表3，4。 表3 穿孔附近腐蚀产物能谱分析 % 元素w，%X，%c66.7484.4306.846.50s9.35 4.43Fe17.004.63C00.060.01总量100.00100.00