延遲焦化裝置的腐蝕課件

延遲焦化裝置的腐蝕生產(chǎn)準(zhǔn)備部2009-02-03延遲焦化裝置的腐蝕生產(chǎn)準(zhǔn)備部1延遲焦化裝置的腐蝕課件2延遲焦化主要腐蝕機(jī)理延遲焦化主要腐蝕機(jī)理3腐蝕分析減壓渣油含硫化物、環(huán)烷酸、氮化物和鹽等腐蝕介質(zhì)，在焦化爐高溫下腐蝕介質(zhì)部分分解，進(jìn)分餾塔的腐蝕介質(zhì)有：NH3、HCL、H2S、H2O等；分餾塔頂部低溫部位有H2S－NH4CL－NH4HS－H2O腐蝕環(huán)境，存在減薄與應(yīng)力腐蝕機(jī)理；中上部有氯化氨腐蝕；底部與蠟油段有高溫硫與環(huán)烷酸腐蝕（原料進(jìn)分餾塔底環(huán)烷酸被汽提到上層）；加熱爐對(duì)流段的煙氣露點(diǎn)腐蝕與管內(nèi)高溫硫與環(huán)烷酸腐蝕；輻射爐管外的氧化腐蝕（主要原因），管內(nèi)的高溫硫腐蝕；爐管的高溫蠕變失效；腐蝕分析減壓渣油含硫化物、環(huán)烷酸、氮化物和鹽等腐蝕介質(zhì)，在焦4焦炭塔熱疲勞損壞裙座與塔體的連接焊縫裂紋;堵焦伐焊縫裂紋;上半節(jié)筒體腐蝕減薄;中下部筒體鼓肚與裂紋;塔體傾斜;復(fù)合鋼板復(fù)合層焊縫開裂地腳螺栓損環(huán)；筒體材質(zhì)珠光體球化和石墨化；裙座-筒節(jié)連接柔性槽孔開裂。焦炭塔熱疲勞損壞5裙座開裂柔性槽(鑰匙孔/槽口/應(yīng)力釋放器)開裂是否有效在爭(zhēng)論中，SEI的分析認(rèn)為沒有效果珠光體球化及石墨化碳鋼材料金相的片狀珠光體在長(zhǎng)時(shí)間高溫下形成球狀，20號(hào)鋼達(dá)到嚴(yán)重球化程度(5級(jí))后，其常溫抗拉強(qiáng)度將下降20.6%，屈服極限下降24%，布氏硬度(HB)和鐵素體顯微硬度分別降低17.7%和23.4%，延伸率和斷面收縮率則分別增加20%和15.6%。嚴(yán)重球化(5級(jí))的20號(hào)鋼的高溫短時(shí)抗拉強(qiáng)度的下降幅度介于19.4~24.7%之間。20g高溫材質(zhì)劣化最嚴(yán)重的程度是珠光體完全球化并伴隨嚴(yán)重石墨化。按規(guī)范，4級(jí)石墨化已是不能用了。Cr－Mo鋼沒有珠光體球化和石墨化問(wèn)題裙座開裂6API于1996年對(duì)54臺(tái)焦炭塔調(diào)查(1)61%的焦炭塔發(fā)生了鼓脹變形；(2)97%的焦炭塔發(fā)生了環(huán)向開裂；(3)多數(shù)鼓脹和開裂位于錐體上方筒體的第3、4、5層側(cè)板；(4)78%經(jīng)歷了塔體裙座開裂。焦炭塔鼓脹原因（1)母材與焊縫強(qiáng)度不匹配；（2)棘輪效應(yīng)；（3)焦炭擠壓；（4)熱斑；（5)局部超壓區(qū)；（6)焦炭床層著火；API于1996年對(duì)54臺(tái)焦炭塔調(diào)查7焦化工藝發(fā)展對(duì)設(shè)備的影響焦炭塔日趨大型化美國(guó)材料趨于Cr－Mo鋼1950至1969年期間，選擇碳鋼、C-1/2Mo居多，1970-1979年期間，選擇1Cr-1/2Mo者居多，1980至1997年期間，選擇1Cr-1/2Mo、1-1/4Cr-1/2Mo者居多，有的焦炭塔甚至選擇2-1/4Cr-1Mo目前我國(guó)選材已與國(guó)際相同；但CrMo鋼制的焦炭塔也出現(xiàn)了不同程度的鼓脹和開裂現(xiàn)象考慮了CrMo鋼的開裂修復(fù)、抗熱棘輪變形性能以及經(jīng)濟(jì)性等因素，又重新選擇了碳鋼作為焦炭塔的主體材料。焦化工藝發(fā)展對(duì)設(shè)備的影響焦炭塔日趨大型化8整個(gè)生焦周期變化對(duì)焦炭塔應(yīng)力應(yīng)變水平的影響在焦炭塔操作過(guò)程中，最不利的應(yīng)力是由加熱-急冷誘發(fā)的軸向應(yīng)力，由此產(chǎn)生的軸向應(yīng)變大于周向應(yīng)變；循環(huán)周期又對(duì)軸向應(yīng)力應(yīng)變波動(dòng)范圍的影響較大；控制初期急冷速率延長(zhǎng)焦碳塔使用壽命整個(gè)生焦周期變化對(duì)焦炭塔應(yīng)力應(yīng)變水平的影響9蒸汽汽提持續(xù)時(shí)間增加1小時(shí)，僅降低溫度15℉。因此，用延長(zhǎng)蒸汽汽提持續(xù)時(shí)間的方法來(lái)改善焦碳塔的長(zhǎng)期使用性能，效果不大。吹蒸汽有兩個(gè)目的：防止樹狀通道堵塞、提高瓦斯油收率。在焦床頂端未轉(zhuǎn)化的液體進(jìn)料向下流入通道，焦化后將堵塞通道；急冷初期的壁板不均勻冷卻是多數(shù)壁板失效的原因；蒸汽汽提持續(xù)時(shí)間增加1小時(shí)，僅降低溫度15℉。因此，用10NACE資料：美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)發(fā)生以下情況時(shí)，焦化塔就無(wú)法正常操作了：殼體和接管處的穿壁疲勞裂縫的頻率和嚴(yán)重性已經(jīng)發(fā)展到不安全的程度鼓脹和變形嚴(yán)重到認(rèn)為塔的結(jié)構(gòu)上已經(jīng)不夠堅(jiān)固了變形嚴(yán)重到管道和塔不對(duì)中，使管道再也無(wú)法與塔正確連接；NACE資料：美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)11廣石化焦炭塔失效評(píng)定4臺(tái)焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁厚26mm，材料20g。05年6月生焦周期由48小時(shí)改為40小時(shí)；06年由于焦炭塔變形大又改回48小時(shí)；檢驗(yàn)情況：2000年與2002年檢驗(yàn)無(wú)問(wèn)題，2005年發(fā)現(xiàn)變形和裂紋，07年由通用院檢驗(yàn)；變形檢查焦炭塔位號(hào)T101/1T101/2T101/3T101/4鼓凸變形筒節(jié)數(shù)4662單側(cè)最大變形鼓凸量mm53526040塔傾斜mm61353949廣石化焦炭塔失效評(píng)定4臺(tái)焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁12

厚度測(cè)定未見異常減薄裙座材料檢查符合20g要求硬度檢查比2000年整體略微降低裂紋檢查：1)筒體底部環(huán)焊縫、下錐體縱焊縫T101四塔共發(fā)現(xiàn)19條裂紋，深度1mm，最長(zhǎng)20mm裙座柔性槽100%開裂，大部分是貫穿性裂紋，最長(zhǎng)30mm厚度測(cè)定未見異常減薄13檢查分析鼓凸檢查和垂直度檢查已超過(guò)SHS01007-2004《塔器設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》的規(guī)定；材質(zhì)中度球化，是碳鋼材質(zhì)劣化的一種現(xiàn)象操作分析兩種工況相比20小時(shí)生焦的總冷卻時(shí)間少了1.5小時(shí)，可能是變形的主要原因小吹氣時(shí)間比指導(dǎo)意見少0.5小時(shí)也是個(gè)原因；時(shí)間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時(shí)間24廣石化12.58.512指導(dǎo)意見1.52710.520廣石化127.510.5指導(dǎo)意見1.51.55.58.5檢查分析時(shí)間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時(shí)間24廣石化12.14安全評(píng)估對(duì)筒體底部筒節(jié)、裙座角焊縫、柔性槽開孔處的熱機(jī)械疲勞壽命預(yù)測(cè)，分別是3.7、4.3和1.4年；四臺(tái)焦炭塔筒體鼓脹區(qū)的材質(zhì)和強(qiáng)度在今后使用期內(nèi)是安全的；鼓脹程度與國(guó)內(nèi)與國(guó)外相比，屬于安全范圍；結(jié)論：四臺(tái)焦炭塔的鼓脹變形目前尚不影響正常使用，但必須對(duì)鼓脹變形及其發(fā)展趨勢(shì)加以監(jiān)控；建議：加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)，恢復(fù)48小時(shí)生焦操作；結(jié)合改造更新焦炭塔；安全評(píng)估15爐管測(cè)溫方法爐管表面熱電偶(安裝在迎火面600,火焰高度2/3范圍）光學(xué)溫度計(jì)（600C0以上范圍）紅外測(cè)溫計(jì)（注意三原子氣體溫度干擾和爐管表面黑度影響；紅外熱像儀測(cè)試爐管表面溫度的誤差小于2%固定加熱爐的光學(xué)和紅外測(cè)溫計(jì)可以連續(xù)掃描，軟件建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，預(yù)測(cè)發(fā)展并安全評(píng)定爐管測(cè)溫方法爐管表面熱電偶(安裝在迎火面600,火焰高度2/16爐管失效爐管失效17爐管失效模式常見的有－壁厚減薄、變形、破裂、鼓包、腐蝕等；管外腐蝕失效機(jī)理－氧化、高溫硫腐蝕、低溫硫酸腐蝕、高溫釩鹽腐蝕，停工期間的應(yīng)力腐蝕（如不銹鋼的氯、連多硫酸腐蝕等，炭鋼的硫化物腐蝕）管內(nèi)腐蝕失效機(jī)理－高溫硫腐蝕、氫腐蝕、氧腐蝕、電化學(xué)腐蝕、堿腐蝕等；材料失效－蠕變、石墨化、珠光體球化、滲炭、脫炭等；爐管失效模式常見的有－壁厚減薄、變形、破裂、鼓包、腐蝕等；18煉油廠－CR5MO爐管失效焦化爐：迎火面和背火面爐管表面溫度不同,外壁氧化程度從下至上以第7～25根最為嚴(yán)重。管內(nèi)迎火面的結(jié)焦厚度是背火面的6～10倍,結(jié)焦最厚處達(dá)22mm。從外壁檢查其氧化減薄量,迎火面是背火面的2.5～5.7倍,最大減薄量達(dá)8.2mm。內(nèi)腐蝕和硫含量有關(guān)；蒸汽燒焦對(duì)爐管有損傷；主要是高溫氧化腐蝕減薄和材料高溫蠕變失效煉油廠－CR5MO爐管失效焦化爐：迎火面和背火面爐管表面溫度19爐管損壞爐管損壞20爐管報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)（除轉(zhuǎn)化爐和乙烯裂解爐）鼓包、裂縫或網(wǎng)狀裂紋；臥式爐管兩托架之間的彎曲度大于2D；腐蝕減薄、爆皮小于設(shè)計(jì)最小值；外徑達(dá)到4－5％；脹口超過(guò)規(guī)定值；脹口腐蝕，脫落、露頭2－3mm爐管報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)（除轉(zhuǎn)化爐和乙烯裂解爐）鼓包、裂縫或網(wǎng)狀裂紋；21選材選材原則含酸渣油220℃以上，酸值1.5-1.8mgKOH/g以上采用18-8或316L材料；（至焦化爐之前用321或316材料）；含硫油240℃以上用Cr5Mo材料，分餾塔與汽提塔用OCr13復(fù)合板；塔盤用OCr13；分餾塔至焦化爐管線用Cr9Mo；焦化爐對(duì)流管用Cr5Mo，輻射管用Cr9Mo；焦炭塔材料選15CrMoR，14Cr1MoR，塔內(nèi)泡沫焦以上200mm用OCr13（405S)復(fù)合板，焊條用ENiCrFe-2；大油氣線用OCr13復(fù)合板卷制；選材選材原則22小結(jié)快速冷卻是焦炭塔變形、材質(zhì)劣化的主要原因；在役碳鋼焦炭塔的鼓包、表面裂紋、塔體傾斜和材質(zhì)劣化，不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題；加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的條件下還有一定的壽命，必要時(shí)進(jìn)行安全評(píng)估；目前焦炭塔大型化設(shè)計(jì)選用的Cr－Mo鋼材料和優(yōu)良的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)將比以前的設(shè)計(jì)有更高的壽命；Cr－Mo鋼材料也有鼓包、表面裂紋、塔體傾斜的問(wèn)題，只是時(shí)間沒到；摸索最佳的冷卻工藝，解決提高處理量和保護(hù)設(shè)備兩者的矛盾；小結(jié)快速冷卻是焦炭塔變形、材質(zhì)劣化的主要原因；23延遲焦化裝置的腐蝕生產(chǎn)準(zhǔn)備部2009-02-03延遲焦化裝置的腐蝕生產(chǎn)準(zhǔn)備部24延遲焦化裝置的腐蝕課件25延遲焦化主要腐蝕機(jī)理延遲焦化主要腐蝕機(jī)理26腐蝕分析減壓渣油含硫化物、環(huán)烷酸、氮化物和鹽等腐蝕介質(zhì)，在焦化爐高溫下腐蝕介質(zhì)部分分解，進(jìn)分餾塔的腐蝕介質(zhì)有：NH3、HCL、H2S、H2O等；分餾塔頂部低溫部位有H2S－NH4CL－NH4HS－H2O腐蝕環(huán)境，存在減薄與應(yīng)力腐蝕機(jī)理；中上部有氯化氨腐蝕；底部與蠟油段有高溫硫與環(huán)烷酸腐蝕（原料進(jìn)分餾塔底環(huán)烷酸被汽提到上層）；加熱爐對(duì)流段的煙氣露點(diǎn)腐蝕與管內(nèi)高溫硫與環(huán)烷酸腐蝕；輻射爐管外的氧化腐蝕（主要原因），管內(nèi)的高溫硫腐蝕；爐管的高溫蠕變失效；腐蝕分析減壓渣油含硫化物、環(huán)烷酸、氮化物和鹽等腐蝕介質(zhì)，在焦27焦炭塔熱疲勞損壞裙座與塔體的連接焊縫裂紋;堵焦伐焊縫裂紋;上半節(jié)筒體腐蝕減薄;中下部筒體鼓肚與裂紋;塔體傾斜;復(fù)合鋼板復(fù)合層焊縫開裂地腳螺栓損環(huán)；筒體材質(zhì)珠光體球化和石墨化；裙座-筒節(jié)連接柔性槽孔開裂。焦炭塔熱疲勞損壞28裙座開裂柔性槽(鑰匙孔/槽口/應(yīng)力釋放器)開裂是否有效在爭(zhēng)論中，SEI的分析認(rèn)為沒有效果珠光體球化及石墨化碳鋼材料金相的片狀珠光體在長(zhǎng)時(shí)間高溫下形成球狀，20號(hào)鋼達(dá)到嚴(yán)重球化程度(5級(jí))后，其常溫抗拉強(qiáng)度將下降20.6%，屈服極限下降24%，布氏硬度(HB)和鐵素體顯微硬度分別降低17.7%和23.4%，延伸率和斷面收縮率則分別增加20%和15.6%。嚴(yán)重球化(5級(jí))的20號(hào)鋼的高溫短時(shí)抗拉強(qiáng)度的下降幅度介于19.4~24.7%之間。20g高溫材質(zhì)劣化最嚴(yán)重的程度是珠光體完全球化并伴隨嚴(yán)重石墨化。按規(guī)范，4級(jí)石墨化已是不能用了。Cr－Mo鋼沒有珠光體球化和石墨化問(wèn)題裙座開裂29API于1996年對(duì)54臺(tái)焦炭塔調(diào)查(1)61%的焦炭塔發(fā)生了鼓脹變形；(2)97%的焦炭塔發(fā)生了環(huán)向開裂；(3)多數(shù)鼓脹和開裂位于錐體上方筒體的第3、4、5層側(cè)板；(4)78%經(jīng)歷了塔體裙座開裂。焦炭塔鼓脹原因（1)母材與焊縫強(qiáng)度不匹配；（2)棘輪效應(yīng)；（3)焦炭擠壓；（4)熱斑；（5)局部超壓區(qū)；（6)焦炭床層著火；API于1996年對(duì)54臺(tái)焦炭塔調(diào)查30焦化工藝發(fā)展對(duì)設(shè)備的影響焦炭塔日趨大型化美國(guó)材料趨于Cr－Mo鋼1950至1969年期間，選擇碳鋼、C-1/2Mo居多，1970-1979年期間，選擇1Cr-1/2Mo者居多，1980至1997年期間，選擇1Cr-1/2Mo、1-1/4Cr-1/2Mo者居多，有的焦炭塔甚至選擇2-1/4Cr-1Mo目前我國(guó)選材已與國(guó)際相同；但CrMo鋼制的焦炭塔也出現(xiàn)了不同程度的鼓脹和開裂現(xiàn)象考慮了CrMo鋼的開裂修復(fù)、抗熱棘輪變形性能以及經(jīng)濟(jì)性等因素，又重新選擇了碳鋼作為焦炭塔的主體材料。焦化工藝發(fā)展對(duì)設(shè)備的影響焦炭塔日趨大型化31整個(gè)生焦周期變化對(duì)焦炭塔應(yīng)力應(yīng)變水平的影響在焦炭塔操作過(guò)程中，最不利的應(yīng)力是由加熱-急冷誘發(fā)的軸向應(yīng)力，由此產(chǎn)生的軸向應(yīng)變大于周向應(yīng)變；循環(huán)周期又對(duì)軸向應(yīng)力應(yīng)變波動(dòng)范圍的影響較大；控制初期急冷速率延長(zhǎng)焦碳塔使用壽命整個(gè)生焦周期變化對(duì)焦炭塔應(yīng)力應(yīng)變水平的影響32蒸汽汽提持續(xù)時(shí)間增加1小時(shí)，僅降低溫度15℉。因此，用延長(zhǎng)蒸汽汽提持續(xù)時(shí)間的方法來(lái)改善焦碳塔的長(zhǎng)期使用性能，效果不大。吹蒸汽有兩個(gè)目的：防止樹狀通道堵塞、提高瓦斯油收率。在焦床頂端未轉(zhuǎn)化的液體進(jìn)料向下流入通道，焦化后將堵塞通道；急冷初期的壁板不均勻冷卻是多數(shù)壁板失效的原因；蒸汽汽提持續(xù)時(shí)間增加1小時(shí)，僅降低溫度15℉。因此，用33NACE資料：美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)發(fā)生以下情況時(shí)，焦化塔就無(wú)法正常操作了：殼體和接管處的穿壁疲勞裂縫的頻率和嚴(yán)重性已經(jīng)發(fā)展到不安全的程度鼓脹和變形嚴(yán)重到認(rèn)為塔的結(jié)構(gòu)上已經(jīng)不夠堅(jiān)固了變形嚴(yán)重到管道和塔不對(duì)中，使管道再也無(wú)法與塔正確連接；NACE資料：美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)34廣石化焦炭塔失效評(píng)定4臺(tái)焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁厚26mm，材料20g。05年6月生焦周期由48小時(shí)改為40小時(shí)；06年由于焦炭塔變形大又改回48小時(shí)；檢驗(yàn)情況：2000年與2002年檢驗(yàn)無(wú)問(wèn)題，2005年發(fā)現(xiàn)變形和裂紋，07年由通用院檢驗(yàn)；變形檢查焦炭塔位號(hào)T101/1T101/2T101/3T101/4鼓凸變形筒節(jié)數(shù)4662單側(cè)最大變形鼓凸量mm53526040塔傾斜mm61353949廣石化焦炭塔失效評(píng)定4臺(tái)焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁3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厚度測(cè)定未見異常減薄裙座材料檢查符合20g要求硬度檢查比2000年整體略微降低裂紋檢查：1)筒體底部環(huán)焊縫、下錐體縱焊縫T101四塔共發(fā)現(xiàn)19條裂紋，深度1mm，最長(zhǎng)20mm裙座柔性槽100%開裂，大部分是貫穿性裂紋，最長(zhǎng)30mm厚度測(cè)定未見異常減薄36檢查分析鼓凸檢查和垂直度檢查已超過(guò)SHS01007-2004《塔器設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》的規(guī)定；材質(zhì)中度球化，是碳鋼材質(zhì)劣化的一種現(xiàn)象操作分析兩種工況相比20小時(shí)生焦的總冷卻時(shí)間少了1.5小時(shí)，可能是變形的主要原因小吹氣時(shí)間比指導(dǎo)意見少0.5小時(shí)也是個(gè)原因；時(shí)間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時(shí)間24廣石化12.58.512指導(dǎo)意見1.52710.520廣石化127.510.5指導(dǎo)意見1.51.55.58.5檢查分析時(shí)間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時(shí)間24廣石化12.37安全評(píng)估對(duì)筒體底部筒節(jié)、裙座角焊縫、柔性槽開孔處的熱機(jī)械疲勞壽命預(yù)測(cè)，分別是3.7、4.3和1.4年；四臺(tái)焦炭塔筒體鼓脹區(qū)的材質(zhì)和強(qiáng)度在今后使用期內(nèi)是安全的；鼓脹程度與國(guó)內(nèi)與國(guó)外相比，屬于安全范圍；結(jié)論：四臺(tái)焦炭塔的鼓脹變形目前尚不影響正常使用，但必須對(duì)鼓脹變形及其發(fā)展趨勢(shì)加以監(jiān)控；建議：加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)，恢復(fù)48小時(shí)生焦操作；結(jié)合改造更新焦炭塔；安全評(píng)估38爐管測(cè)溫方法爐管表面熱電偶(安裝在迎火面600,火焰高度2/3范圍）光學(xué)溫度計(jì)（600C0以上范圍）紅外測(cè)溫計(jì)（注意三原子氣體溫度干擾和爐管表面黑度影響；紅外熱像儀測(cè)試爐管表面溫度的誤差小于2%固定加熱爐的光學(xué)和紅外測(cè)溫計(jì)可以連續(xù)掃描，軟件建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，預(yù)測(cè)發(fā)展并安全評(píng)定爐管測(cè)溫方法爐管表面熱電偶(安裝在迎火面600,火焰高度2/39爐管失效爐管失效40爐管失效模式常見的有－壁厚減薄、變形、破裂、鼓包、腐蝕等；管外腐蝕失效機(jī)理－氧化、高溫硫腐蝕、低溫硫酸腐蝕、高溫釩鹽腐蝕，停工期間的應(yīng)力腐蝕（如不銹鋼的氯、連多硫酸腐蝕等，炭鋼的硫化物腐蝕）管內(nèi)腐蝕失效機(jī)理－高溫硫腐蝕、氫腐蝕、氧腐蝕、電化學(xué)腐蝕、堿腐蝕等；材料失效－蠕變、石墨化、珠光體球化、滲炭、脫炭等；爐管失效模式常見的有－壁厚減薄、變形、破裂、鼓包、腐蝕等；41煉油廠－CR5MO爐管失效焦化爐：迎火面和背火面爐管表面溫度不同,外壁氧化程度從下至上以第7～25根最為嚴(yán)重