加氫精制反應加熱爐爐管開裂原因及對策

1、Word文檔 加氫精制反應加熱爐爐管開裂原因及對策 大慶石化公司煉油廠260kt/a加氫精制裝置反應加熱爐為立式雙輻射、方箱式加熱爐，爐管分為原料爐管和工業(yè)氫爐管。2021年8月裝置在運行過程中突然發(fā)生對流室工業(yè)氫爐管腐蝕開裂，并在爐內著火，險些釀成重大事故。 1、工業(yè)氫爐管發(fā)生泄漏并在對流室內發(fā)生燃燒，煙氣溫度上升所致； 2、預熱器側壁與加熱爐對流室外壁發(fā)生短路，煙氣未經(jīng)過預熱器換熱而直接排出所致。 在8月14日早發(fā)覺煙氣溫度經(jīng)超過420，這樣可排解預熱器側壁與加熱爐對流室外壁短路的可能。為了進一步確認，在加熱爐對流室側壁開孔確認，開孔后發(fā)覺對流室上方有藍色火焰，這正是氫氣燃燒產(chǎn)生的火焰。停

2、工后試壓發(fā)覺工業(yè)氫爐管有多處泄漏現(xiàn)象，并且這些泄漏處全部集中于最上方兩排的翅片管上。通過分析認為，可能是硫化物應力腐蝕開裂。 泄漏的爐管為60mm8mm、材質為1Cr18Ni9Ti的翅片管，管外介質為煙氣，煙氣出對流室溫度約為380, 煙氣中含有CO、CO2、SO2、SO3、H2O等。在此條件下爐管可能發(fā)生腐蝕、開裂、失效的緣由如下。 1.高溫氫腐蝕 高溫氫腐蝕是在高溫、高壓條件下集中、侵入鋼中的氫與不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生化學反應生成甲烷氣泡。設備發(fā)生的高溫氫腐蝕有兩種形式：一是表面脫碳，表面脫碳不產(chǎn)生裂紋；二是內部脫碳，由于氫原子在鋼材中侵入集中發(fā)生反應生成甲烷，而甲烷聚集于晶間空穴和夾雜物四周

3、，形成較高的局部應力，使鋼材產(chǎn)生裂紋和鼓包，其力學性能顯著劣化。 2.氫脆 氫脆是由于氫殘留在鋼中引起的脆化現(xiàn)象。鋼材氫脆后，其延長率和斷面收縮率均顯著下降。這是由于侵入鋼中的原子氫使結晶的原子結合變弱，或者作為分子狀在晶界或夾雜物周邊上析出的結果。但是在肯定條件下，若能使氫較徹底地釋放出來，鋼材的力學性能仍可恢復。這一特征與氫腐蝕是不同的，所以氫脆是可逆的，也稱一次脆化現(xiàn)象。 高溫氫腐蝕和氫脆都屬于氫損傷。依據(jù)Nelson曲線及1Cr18Ni9Ti的當量Cr-Mo含量，可知在13.6MPa、450以下，對于1Cr18Ni9T的奧氏體不銹鋼是不會發(fā)生高溫氫腐蝕和氫脆的。此外，從爐管裂紋發(fā)生于管

4、外這一特點看，爐管裂紋產(chǎn)生的緣由與管內介質中是否有氫的存在是沒有必定聯(lián)系的。從爐管化學成分看，爐管中碳含量并未明顯降低，所以爐管并未發(fā)生氫損傷。 3.高溫腐蝕 高溫腐蝕，實質就是在高溫條件下的全面“氧化”，即H2S+ FeFeS+H2。對于碳鋼或低鉻鋼，當溫度高于250時，其腐蝕速率隨溫度上升而增加，此時H2的存在將加速腐蝕。但對于1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼而言，在500以下一般是不會發(fā)生高溫(H2S+ H2)腐蝕的。 4.露點腐蝕 煙氣中的H2O與SO3結合生成H2SO4，含有H2SO4 蒸汽煙氣的露點溫度上升(小于170)，當爐管表面的溫度低于露點溫度時(工業(yè)氫對流室最上一排爐管表面

5、溫度，經(jīng)實測小于130)，H2SO4 蒸汽就會凝聚成液體并吸附于爐管表面使得爐管表面嚴峻腐蝕。 5.硫化物的應力腐蝕 金屬材料的應力開裂，是在拉應力和腐蝕介質的共同作用下導致的腐蝕開裂。1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼對于硫化物的應力腐蝕比較敏感。這種開裂與在高溫中運行時由于碳化鉻析出在晶界上，使晶界四周的鉻濃度削減形成貧鉻區(qū)有關。腐蝕產(chǎn)物x-Ray能譜成分分析表明，腐蝕產(chǎn)物主要為Fe7S8、Si、Fe3O4和Ni0.96S，衍射峰中Fe7S8化合物峰值最強，為產(chǎn)物的主要成分，說明腐蝕介質為“S 1.對翅片爐管進行焊后熱處理或是采納金屬扎片管，并采納無機陶瓷涂料對爐管表面進行防腐處理(主要是降低露點腐蝕的速度)。 2.降低燃料氣體中硫的含量，以削減煙氣中SO3、SO2的含量。 3.通過提高工業(yè)氫入爐溫度來防止露點腐蝕以減緩應力腐蝕。 4.對對流室爐管外壁定期化學清洗，能夠有效掌握和預防爐管的腐蝕。 大慶石化公司煉油廠260kt/a加氫精制反應加熱爐對流室工業(yè)氫翅片爐管的腐蝕開裂是由于硫化物應力腐蝕引起的。解決硫化物應力腐蝕開裂的最根本方法是選用超低碳型奧氏體不銹鋼或是鐵素體-奧氏體型雙相不銹鋼。對于此類加熱爐對流室工業(yè)氫爐管的腐蝕還可以通過對翅片管進行焊后熱處理或轉變翅片形式(如采納金屬扎片管)和