中石化腐蚀会议_ 高压空冷器管束失效分析和预防课件

加氢裂化高压空冷 失效原因及预防 镇海炼化公司 吕碧超、董绍平、偶国富、张立群 合肥通用机械研究所 关卫和、艾志斌 1、概述 镇海炼化 A301高压空冷器有关参数 操作压力: 16.32MPa 操作温度:146/49 管束规格:25310615mm 材质:10#钢 进口端衬不锈钢管:17.91300mm 工作介质:反应流出物 管子数量：485=240/每台 2000年9月, A301G管束发生泄漏 2002年12月，A301H发生爆管事故 2、加氢裂化高压空冷失效原因调查 国外高压空冷防腐控制原则 （NACE）76年提出 ： （1）控制流速 （2）控制腐蚀因子Kp值Kp= （H2S） mol%（NH3）mol% （3）控制污水中NH4HS浓度 1999年又提出： （1）应采用完全对称的集合管箱结 构； （2）碳钢管：峰值流速最大值6m/s ； （3）污水中NH4HS浓度低于8wt%； （4）Kp值在0.20.3之间 3、A301G、A301H 高压空冷器管束失效分析 3.1 A301实际运行工况 A301管束中流速最高达6.7m/s Kp值在0.240.49之间 高分水中NH4HS浓度在816% ，平均值 为9.6 Craig Harvey和Anil Singh对国际上46套加氢装置总计超过700年的 运行经验进行调查研究，将25套REAC装置碳钢管腐蚀程度分 为4种： 严重(寿命小于5年) 中度(寿命610年) 低度(有腐蚀，但寿命超过10年) 无腐蚀 镇海炼化 投用日期：1993年9月 2000年5月国产化空冷管束A301-G发生泄漏 ； 2001年9月国产化空冷管束A301-H发生爆管。 3.2宏观检查 （1）失效部位宏观检察情况 管5-4为纵向开裂，破口部位最小壁厚约为0.3mm，裂口部位距 内衬端部约40mm，属于不均匀壁厚减薄导致的局部纵向开裂 。 管5-8为环向爆裂，爆口部位距内衬端部约45mm，爆口 管壁壁厚为0.20.8mm，是管子局部周向均匀减薄最终 导致因强度不足而发生的环向爆裂。 3.3材料性能分析 抽查6根管子,材料为10和20钢 拉伸试验:机械性能符合10和20钢标准 金相组织 为铁素体+珠光体 晶粒度 基本符合要求 非金属夹杂 较多 （3）金相分析结果 3.4 腐蚀产物分析 X射线衍射相结构分析 垢状物主要是单质硫 腐蚀产物主要为FeOOH（铁锈） 试样编号金相组织晶粒度评级非金属夹杂评级 5-1铁素体珠光体11级1.5 5-8铁素体珠光体85级2.0 5-4铁素体珠光体85级1.5 3.5冲刷腐蚀试验 流速年腐蚀速率 4m/s0.0091mm/年 6m/s0.0091mm/年 8m/s0.228mm/年 冲刷腐蚀试验结果 当流体的速度小于6m/s时,试件基本上没有腐蚀的迹象 . 当流速达到8m/s时腐蚀速率迅速增大 4、管束介质流场分析 典型工况代号 典型工况时间原料罐 1800kt/a标定工况 94.11.29 8:00 517 2900kt/a标定工况 97.03.27 8:00 515 3 1200kt/a运行工况(循环氢脱硫没开) 00.04.01 8:00518带515 42200kt/a运行工况(循环氢脱硫没开) 00.06.11 8:00 516带517 5 2200kt/a标定工况(循环氢脱硫) 00.07.06 8:00517带518 衬管尾部建模图 不同工况最大剪切应力比较 以五种典型工况的三相流物性参数对衬管尾部进行 CFD仿真，最大剪切应力都出现在衬管后的管子底部 5 失效分析 镇海炼化公司A301管束中介质流速最高达 6.7m/s，Kp值在0.240.49之间，高分水中 NH4HS浓度在816%之间。 空冷器使用的钢管化学成分和力学性能符合有 关标准要求 ,材质混用与失效无明显因果关系 镇海炼化加氢裂化装置A301管束的失效是由于 介质特性、运行工艺条件、钢管的钢质纯净度 、表面光洁度、衬管尾部的结构突变等综合原 因造成的冲刷腐蚀。 6 失效预防与措施 硫氢化铵浓度为4%时，流速限制在6m/s 以下 内衬管的端部应设计为锥形倒角，避免 内衬管与碳钢管之间流场的突然变化引 起湍流，造成碳钢管的严重冲蚀 在制造过程中，内衬管应与碳钢管紧密 配合，防止松衬 控制NH4HS浓度；限制管束内流速； 控制注水量和水的质量； 国外多采用IRIS（内旋转超声检验系统） 和REFC（远场涡流），均在停工检验时进 行，检验周期一般为15年，对腐蚀严重的 装置缩短检验周期和增加检验覆盖的范围。 大型立式储罐罐底腐蚀 及在线声发射检测 福建炼化公司 合肥通用机械研究所 1.问题的提出 大型常压金属储罐具有容积大；分布集中；储 存介质易燃、易爆等特点 储油罐事故主要是腐蚀和泄漏引起，外腐蚀主 要是油罐底板外壁的土壤腐蚀和潮湿的大气腐 蚀；内腐蚀主要为罐底、罐壁、罐顶腐蚀 解决罐底腐蚀问题、防止泄漏事故的手段有: (1)在油罐建造期间加强防腐措施，防患于未然 ；(2)使用期间加强监测、监控，提早发现问题 ，安排检修计划 失效储罐现场 长期以来，我国主要采取定期开罐检查的方法 评价储油罐的强度和安全性，这种方法需要停 工、倒罐、清罐和置换后才能检测，费时费力 ，检测费用高，且可能引起一定的环境污染。 由于生产需要等原因，许多储油罐不能得到及 时检查。此外定期开罐普查时仅发现少量储油 罐存在问题，造成大量浪费。 因此，开发出一种在线检测与评价技术，对到 期的储油罐进行在线监测和评价，做到仅对少 数有问题和有怀疑的储油罐进行开罐检查，既 方便生产，又保证安全，同时节省费用。 2.国外进展 3. 我们目前所做的工作 声发射探头布置示意图 泄漏源监测结果 腐蚀底板监测结果 10000立方米柴油储罐声发射在线监测 开罐检查情况 焊疤 开罐检查情况 腐蚀坑 7000立方米氨罐现场检测 （1）通过对各种现场典型立式储罐的在线检测 ，积累了现场实际检测数据和检测经验。通过对这 些数据特征的分析和数据的详细处理，为制定出科 学、合理、实用的检测与评定方法奠定了基础。 （2）立式储罐罐底泄漏模拟试验和腐蚀底板试 验，验证了该方法对罐底检测的有效性。 （3）现场检测与模拟试验进一步完善了根据理 论和试验室研究所制定的检测与评定方法，使该方 法可操作性更强，更科学合理。 4.讨论 整体声发射活动度评级： 级：无声发射活动：很好； 级：轻微声发射活动：较好（轻微腐蚀） 级：有一定的声发射活动：一般（一定腐蚀） 级：较多的声发射活动：较差（腐蚀明显） 级：严重的声发射活动：很差（腐蚀严重） 潜在泄漏源评级 级：罐底不存在腐蚀、泄漏迹象 级：罐底存在不确定的腐蚀迹象 级：罐底存在可能的腐蚀迹象 级：罐底存在较大的腐蚀迹象 级：罐底存在严重的腐蚀迹象 大型储罐声发射在线检测方法及评价标准 完整性评价级别 AAB/ AABB/ BBCCC /CCDD /DDD 注：A完整性很好，可以继续运行一个检验周期（6年）； B完整性一般，可以继续运行一个检验周期（3年）； C完整性较差，尽快制定检修计划（1年）； D完整性很差，尽快制定检修计划或监控使用（半年，或立即停工检修）； 对于出现明显泄漏的储罐，不再定级，需立即维修； /表示不可能出现的状况。 （1）检测前隔离储罐。将罐的加热器（管 ）及搅拌器等一切可能产生噪声的装置关闭 。 （2）避免外界干扰。 （3） 检测时，储罐液位通常在50%以上。 有条件