常减压蒸馏装置腐蚀与防护

1、常减压蒸馏装置腐蚀与防护秦风 杜新燕 金文房(克拉玛依市科比技术有限责任公司,克拉玛依 834003摘要:原油中含有大量的盐、 含硫化合物及酸性物质, 对常减压装置产生严重的腐蚀。 本文通过对蒸馏装置减压塔的腐蚀分析,提出针对这种腐蚀情况的防护措施。关键词:减压塔 环烷酸腐蚀 电偶腐蚀 在线监测技术1、概述原油中含有大量的盐、 含硫化合物及酸性物质, 会对常减压装置产生严重的 腐蚀。在 2012年某石化公司大检修过程中发现蒸馏装置减压塔塔体发现了严重 腐蚀穿孔。1.1腐蚀情况概述(1 减二线、 减三线塔体环焊缝出现严重腐蚀, 其中, 减三线的环焊缝出现两 段深度大于 10mm 的腐蚀沟槽和三处

2、处于同一水平高度的衬里腐蚀穿孔现象。 (2 塔内有 300多处焊缝出现焊接质量问题, 出现不同程度的咬边, 表面裂纹 现象 , 还有焊缝的焊条材质使用错误。2、 常 减压蒸馏装置简介常减压蒸馏是指在常压和减压条件下 , 根据原油中各组分的沸点不同 , 把原 油切割成不同馏分的工艺过程 (工艺流程图见图 1 。常压蒸馏就是在常压下对原油进行加热气化分馏和冷凝, 原油经过常压蒸馏 可分馏出汽油、 煤油、 柴油馏分。 常压塔的作用是在接近常压状态下分离出原油 中的部分组分 , 获得汽油煤油些油 , 为了使堂压侧线产品初馏点和闪点合格 , 在常 压塔侧还设有一汽提塔 , 采用水蒸汽蒸馏的方式分离出常压

3、侧线产品中的部分组 分 , 一般常一线常结线需设汽提塔 , 常压汽提塔是各侧线汽提塔连接起来的组合 塔。减压蒸馏就是原料经加热后 , 在一定的真空度下使更高沸点的烃类气化分 馏再冷凝,将常压塔底油进行减压蒸馏 , 得到的馏分视其原油性质或加工方案不 同 , 可以作裂化 (热裂化、 催化裂化、 加氢裂化等 原料或润滑油原料 , 也可以作乙 烯裂解原料。 减压塔底油可作为燃料油、 沥青焦化或其他渣油加工 (溶剂脱沥青、 渣油催化裂化、 渣油加氢裂化等 的原料。 减压塔的作用是在减压状态下 , 对经常 压塔分馏后的常底油继续进行分馏获得重柴蜡油润滑油基础油等产品。图 1 典型三段气汽化常减压蒸馏装置

4、流程图3、腐蚀检测结果3.1 超声波测厚通过超声波测厚数据来看,塔除了两个腐蚀穿孔外,其余部分的厚度均在 14.5mm 左右。3.2 焊缝焊接质量检测通过检测可知,焊缝焊接问题主要集中在焊条使用错误,焊缝气孔、咬边、 和表面裂纹。3.3 材质分析通过对焊缝和塔体的材质检测可知:塔体的材质是 316L ,塔体内部的焊缝 除了一部分焊条使用错误外,其余大部分的焊缝材质也是 316L 。3.4 无损检测通过对焊缝的检测发现,焊缝出现大面积的气孔、夹杂、未熔合,未焊透现 象,焊接质量存在很大的问题,这就为后来的腐蚀提供了埋下了很大的隐患。 3.5 电极电位测试 通过对塔体, 焊缝和填料的检测可知:填料

5、未经打磨时电位:旧填料 0.260V, 新填料为 0.220V ; 填料经打磨后的电位为 0.06V ; 支撑件电位为 0.06V ; 填料压 紧杆电位为 0.06V ;焊缝(减二线电位: 0.045V (1#试样清洁前 , 0.003V (2#试样清洁前 , 0.083V (1#试样清洁后 , 0.012V (2#试样清洁后 。 从测试实验来看,填料和焊缝的电位差为 200mV ,此电位差正好是阴极保 护达到效果的极化电位差值, 这样就相当于做了牺牲阳极保护, 焊缝被牺牲腐蚀 减薄,形成电偶腐蚀。4、腐蚀原因分析4.1 焊缝焊接质量原因按焊接缺陷在焊缝中的位置, 可分为外部缺陷和内部缺陷两大

6、类。 外部缺陷 位于焊缝区的外表面, 用肉眼或低倍放大镜。 例如:焊缝尺寸不符合要求、 咬边、 焊瘤、弧坑、烧穿、下塌、表面气孔、表面裂纹等。内部缺陷位于焊缝内部,需 用破坏性实验或无损探伤方法来发现。 例如:未焊透、 未熔合、 夹渣、 内部气孔、 内部裂纹等。咬边是指由于焊接参数选择不当, 或操作工艺不正确, 沿焊趾的母材部位产 生的沟槽或凸陷即为咬边。 咬边使母材金属的有效截面减少, 减弱了焊接接头的 强度, 而且在咬边处易引起应力集中, 承载后有可能在咬边处产生裂纹, 甚至引 起结构的破坏。 修补方法是选用较小的焊条, 最好是打磨或者挖凿后用低氢焊条 补焊。焊接裂纹指在焊接应力及其他致脆

7、因素共同作用下,焊接接头中局部地区 的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。 它具有尖锐的缺口和 大的长宽比的特征。 焊接裂纹是最危险的焊接缺陷, 严重的影响着焊接结构的使 用性能和安全可靠性, 许多焊接结构的破坏事故, 都是焊接裂纹引起的。 裂纹除 了降低焊接接头的强度外, 还因裂纹的末端有一个尖锐的缺口, 将引起严重的应 力集中,促使裂纹的发展和结构的破坏。裂纹一般分为热裂纹、冷裂纹、再热裂 纹和层状撕裂等四大类。从检测结果可以看出:塔的焊接质量存在严重的问题, 塔内焊缝出现大面积 的咬边、焊接裂纹现象,这说明在焊接过程中缺乏严格的管理和监管。4.2 环烷酸腐蚀环烷酸腐蚀主要是

8、指当温度高于 350, H 2 S 开始分解生成 H2和活性很高的S , S 和 Fe 反应非常剧烈,生成 FeS, 并生成一层半保护性膜。当环烷酸存在时,环烷酸与硫化铁膜直接反应,生成环烷酸铁和 H 2 S , H2S 和 Fe 又可以反应,从而加剧腐蚀。原油中环烷酸分子的组成也不完全相同,一部分沸点范围为 232288, 另一部分的沸点范围是 350400,温度升高,环烷酸逐渐气化,在气相中聚 集,在两个温度段发生腐蚀。随着介质的流动,使金属表面不断受到冲刷、暴露 并受到环烷酸腐蚀。4.3 电偶腐蚀两种或两种以上不同电极电位的金属处于腐蚀介质内相互接触而引起 的电化学腐蚀,又称接触腐蚀或双

9、金属腐蚀。发生电偶腐蚀时 , 电极电位较 负的金属通常会加速腐蚀 , 而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢。影响电偶腐蚀速度的因素主要有:所形成的电偶间的电极电位差; 腐蚀介质的电导(图 2 ;金属表面的极化和由于阴、阳极反应生成表 面膜或腐蚀产物的影响; 电偶间的空间布置 (几何因素 。 电偶腐蚀速度, 在数量上服从法拉第电解定律。 两金属之间的电极电位差愈大、 电流愈大, 则腐蚀愈快。电路中的各种电阻则按欧姆定律影响电偶腐蚀电流,介质的 电导率高,则加速电偶腐蚀 (见图 1 。电偶腐蚀的主要防止措施有:选择在工作环境下电极电位尽量接近 (最好不超过 50毫伏的金属作为相接触的电偶对;减小较正

10、电极电位 金属的面积,尽量使电极电位较负的金属表面积增大;尽量使相接触的 金属电绝缘 , 并使介质电阻增大;充分利用防护层 , 或设法外加保护电位。 选择防护方法时应考虑面积律的影响,以及腐蚀产物的影响等。通过检测可以看到检测塔体的电极电位是 塔内填料的电极电位是 塔体的电极电位和填料的电极电位相差已达到 200mV 以上 , 这就验证了塔体 存在电偶腐蚀。5、腐蚀防护措施5.1 加强焊接质量管理焊接质量的检验主要分为三个阶段 , 即焊前验 , 焊接过程中检验 , 焊后成品检验 , 必须严格控制检测的各阶段确保焊接质量。(1焊前检验 主要是检查技术文件 (设计图纸、工艺文件等 是否完整齐全,并

11、 符合各项标准,法规的要求;焊接材料(焊条、焊丝、焊剂和基本金属原材料 的质量验收(包括对质量证明书、复验报告、外观质量的检查、验收;焊接工 艺评定试验结果及编制的焊接工艺文件或工艺规程的审查; 毛坯装配和坡口质量 的检查;焊接设备是否完好、可靠以及焊工操作水平、资格的认可等。焊前检验 的目的是预防或减少焊接时产生缺陷的可能性。(2焊接过程中检验 主要包括焊接设备运行情况、焊接工艺执行情况的检查; 产品试板的检验; 焊缝的无损检测及外观质量检验等。 其目的是及时发现焊接过 程中的问题, 以随时加以纠正, 同时通过对焊接工艺实施情况的检查及焊接过程 中的质量控制, 防止缺陷的产生, 并使出现的缺

12、陷得到返修处理, 促进产品制造 质量的提高。(3焊后成品检验 它是焊接检验的最后一个环节 , 是鉴别产品质量的主要依据。 成品检验的方法和内容主要包括:外观检验结构成形与尺寸及焊缝表面质量的 检验; 焊缝的无损探伤; 焊缝金属堆焊层化学成分分析, 铁素体含量和堆焊层结 合强度的测定等 (特殊工况条件下要求 ; 焊接接头及整体结构的耐压试验及致 密性试验; 结构在承压或承载条件下的应力测试等。 对于具有延迟裂纹倾向的高 强度钢焊接结构, 焊接接头的无损检测和成品检验应在焊后延迟一端时间进行或 进行复查。 焊接质量检验方法主要分为破坏性检验和非破坏性检验。 破坏性检验 包括断面检查、机械性能试验、

13、金相组织检验、化学成分分析的抗腐蚀试验等。 非破坏性检验包括焊接接头的外观检验, 耐压试验、 致密性试验和无损探伤。 具 体采用那种方法,主要根据产品技术要求和有关规程规定及标准确定。5.2 优化工艺流程主要是搞好“一脱四注” ,及时调节工艺参数,不断优选破乳剂和缓蚀剂。 根据原油的性质,适量加入注脱盐剂,提高脱盐的效率。5.3 防腐蚀材料的选择和新防腐技术的应用集团公司下发了装置防腐材料指导意见, 可以依据这个选取合适的防腐蚀材 料。 并积极采用先进的防腐技术对装置设备进行防腐。 对材料表面进行防腐蚀涂 料、 表面渗镀、 衬里等技术处理提高设备的防腐蚀能力。 在实际使用过程中针对塔的腐蚀情况， 有针对性的选择可以降低腐蚀的材料，避免发生点偶腐蚀等化学 腐蚀，并加强现场检测。 5.4 在线监测技术 腐蚀在线监测技术是在设备运行过程中， 对设备的腐蚀和破坏进行连续的系 统监测， 其目的是在不影响系统正常运行情况下发现设备的腐蚀情况，了解腐蚀 控制效果，迅速、准确的判断设备的腐蚀情况和存在的隐患，以便研究制定出恰 当的防腐蚀措施。 目前， 油气田工业生产系统较为广泛的在线监测技术偶电阻法 和电感法。 杨欢等人将腐蚀在线监测技术应用于减压填料塔中原料油的腐蚀性监 测，并以此来分析装置内部的 结构腐蚀情况及影