延迟焦化装置的腐蚀课件

延迟焦化装置的腐蚀生产准备部2009-02-03延迟焦化装置的腐蚀生产准备部1延迟焦化装置的腐蚀课件2延迟焦化主要腐蚀机理延迟焦化主要腐蚀机理3腐蚀分析减压渣油含硫化物、环烷酸、氮化物和盐等腐蚀介质，在焦化炉高温下腐蚀介质部分分解，进分馏塔的腐蚀介质有：NH3、HCL、H2S、H2O等；分馏塔顶部低温部位有H2S－NH4CL－NH4HS－H2O腐蚀环境，存在减薄与应力腐蚀机理；中上部有氯化氨腐蚀；底部与蜡油段有高温硫与环烷酸腐蚀（原料进分馏塔底环烷酸被汽提到上层）；加热炉对流段的烟气露点腐蚀与管内高温硫与环烷酸腐蚀；辐射炉管外的氧化腐蚀（主要原因），管内的高温硫腐蚀；炉管的高温蠕变失效；腐蚀分析减压渣油含硫化物、环烷酸、氮化物和盐等腐蚀介质，在焦4焦炭塔热疲劳损坏裙座与塔体的连接焊缝裂纹;堵焦伐焊缝裂纹;上半节筒体腐蚀减薄;中下部筒体鼓肚与裂纹;塔体倾斜;复合钢板复合层焊缝开裂地脚螺栓损环；筒体材质珠光体球化和石墨化；裙座-筒节连接柔性槽孔开裂。焦炭塔热疲劳损坏5裙座开裂柔性槽(钥匙孔/槽口/应力释放器)开裂是否有效在争论中，SEI的分析认为没有效果珠光体球化及石墨化碳钢材料金相的片状珠光体在长时间高温下形成球状，20号钢达到严重球化程度(5级)后，其常温抗拉强度将下降20.6%，屈服极限下降24%，布氏硬度(HB)和铁素体显微硬度分别降低17.7%和23.4%，延伸率和断面收缩率则分别增加20%和15.6%。严重球化(5级)的20号钢的高温短时抗拉强度的下降幅度介于19.4~24.7%之间。20g高温材质劣化最严重的程度是珠光体完全球化并伴随严重石墨化。按规范，4级石墨化已是不能用了。Cr－Mo钢没有珠光体球化和石墨化问题裙座开裂6API于1996年对54台焦炭塔调查(1)61%的焦炭塔发生了鼓胀变形；(2)97%的焦炭塔发生了环向开裂；(3)多数鼓胀和开裂位于锥体上方筒体的第3、4、5层侧板；(4)78%经历了塔体裙座开裂。焦炭塔鼓胀原因（1)母材与焊缝强度不匹配；（2)棘轮效应；（3)焦炭挤压；（4)热斑；（5)局部超压区；（6)焦炭床层着火；API于1996年对54台焦炭塔调查7焦化工艺发展对设备的影响焦炭塔日趋大型化美国材料趋于Cr－Mo钢1950至1969年期间，选择碳钢、C-1/2Mo居多，1970-1979年期间，选择1Cr-1/2Mo者居多，1980至1997年期间，选择1Cr-1/2Mo、1-1/4Cr-1/2Mo者居多，有的焦炭塔甚至选择2-1/4Cr-1Mo目前我国选材已与国际相同；但CrMo钢制的焦炭塔也出现了不同程度的鼓胀和开裂现象考虑了CrMo钢的开裂修复、抗热棘轮变形性能以及经济性等因素，又重新选择了碳钢作为焦炭塔的主体材料。焦化工艺发展对设备的影响焦炭塔日趋大型化8整个生焦周期变化对焦炭塔应力应变水平的影响在焦炭塔操作过程中，最不利的应力是由加热-急冷诱发的轴向应力，由此产生的轴向应变大于周向应变；循环周期又对轴向应力应变波动范围的影响较大；控制初期急冷速率延长焦碳塔使用寿命整个生焦周期变化对焦炭塔应力应变水平的影响9蒸汽汽提持续时间增加1小时，仅降低温度15℉。因此，用延长蒸汽汽提持续时间的方法来改善焦碳塔的长期使用性能，效果不大。吹蒸汽有两个目的：防止树状通道堵塞、提高瓦斯油收率。在焦床顶端未转化的液体进料向下流入通道，焦化后将堵塞通道；急冷初期的壁板不均匀冷却是多数壁板失效的原因；蒸汽汽提持续时间增加1小时，仅降低温度15℉。因此，用10NACE资料：美国腐蚀工程师协会发生以下情况时，焦化塔就无法正常操作了：壳体和接管处的穿壁疲劳裂缝的频率和严重性已经发展到不安全的程度鼓胀和变形严重到认为塔的结构上已经不够坚固了变形严重到管道和塔不对中，使管道再也无法与塔正确连接；NACE资料：美国腐蚀工程师协会11广石化焦炭塔失效评定4台焦炭塔96年投用，直径Φ6000，壁厚26mm，材料20g。05年6月生焦周期由48小时改为40小时；06年由于焦炭塔变形大又改回48小时；检验情况：2000年与2002年检验无问题，2005年发现变形和裂纹，07年由通用院检验；变形检查焦炭塔位号T101/1T101/2T101/3T101/4鼓凸变形筒节数4662单侧最大变形鼓凸量mm53526040塔倾斜mm61353949广石化焦炭塔失效评定4台焦炭塔96年投用，直径Φ6000，壁12

厚度测定未见异常减薄裙座材料检查符合20g要求硬度检查比2000年整体略微降低裂纹检查：1)筒体底部环焊缝、下锥体纵焊缝T101四塔共发现19条裂纹，深度1mm，最长20mm裙座柔性槽100%开裂，大部分是贯穿性裂纹，最长30mm厚度测定未见异常减薄13检查分析鼓凸检查和垂直度检查已超过SHS01007-2004《塔器设备维护检修规程》的规定；材质中度球化，是碳钢材质劣化的一种现象操作分析两种工况相比20小时生焦的总冷却时间少了1.5小时，可能是变形的主要原因小吹气时间比指导意见少0.5小时也是个原因；时间资料小吹气大吹气水冷焦总冷却时间24广石化12.58.512指导意见1.52710.520广石化127.510.5指导意见1.51.55.58.5检查分析时间资料小吹气大吹气水冷焦总冷却时间24广石化12.14安全评估对筒体底部筒节、裙座角焊缝、柔性槽开孔处的热机械疲劳寿命预测，分别是3.7、4.3和1.4年；四台焦炭塔筒体鼓胀区的材质和强度在今后使用期内是安全的；鼓胀程度与国内与国外相比，属于安全范围；结论：四台焦炭塔的鼓胀变形目前尚不影响正常使用，但必须对鼓胀变形及其发展趋势加以监控；建议：加强在线监测，恢复48小时生焦操作；结合改造更新焦炭塔；安全评估15炉管测温方法炉管表面热电偶(安装在迎火面600,火焰高度2/3范围）光学温度计（600C0以上范围）红外测温计（注意三原子气体温度干扰和炉管表面黑度影响；红外热像仪测试炉管表面温度的误差小于2%固定加热炉的光学和红外测温计可以连续扫描，软件建立历史数据库，预测发展并安全评定炉管测温方法炉管表面热电偶(安装在迎火面600,火焰高度2/16炉管失效炉管失效17炉管失效模式常见的有－壁厚减薄、变形、破裂、鼓包、腐蚀等；管外腐蚀失效机理－氧化、高温硫腐蚀、低温硫酸腐蚀、高温钒盐腐蚀，停工期间的应力腐蚀（如不锈钢的氯、连多硫酸腐蚀等，炭钢的硫化物腐蚀）管内腐蚀失效机理－高温硫腐蚀、氢腐蚀、氧腐蚀、电化学腐蚀、碱腐蚀等；材料失效－蠕变、石墨化、珠光体球化、渗炭、脱炭等；炉管失效模式常见的有－壁厚减薄、变形、破裂、鼓包、腐蚀等；18炼油厂－CR5MO炉管失效焦化炉：迎火面和背火面炉管表面温度不同,外壁氧化程度从下至上以第7～25根最为严重。管内迎火面的结焦厚度是背火面的6～10倍,结焦最厚处达22mm。从外壁检查其氧化减薄量,迎火面是背火面的2.5～5.7倍,最大减薄量达8.2mm。内腐蚀和硫含量有关；蒸汽烧焦对炉管有损伤；主要是高温氧化腐蚀减薄和材料高温蠕变失效炼油厂－CR5MO炉管失效焦化炉：迎火面和背火面炉管表面温度19炉管损坏炉管损坏20炉管报废标准（除转化炉和乙烯裂解炉）鼓包、裂缝或网状裂纹；卧式炉管两托架之间的弯曲度大于2D；腐蚀减薄、爆皮小于设计最小值；外径达到4－5％；胀口超过规定值；胀口腐蚀，脱落、露头2－3mm炉管报废标准（除转化炉和乙烯裂解炉）鼓包、裂缝或网状裂纹；21选材选材原则含酸渣油220℃以上，酸值1.5-1.8mgKOH/g以上采用18-8或316L材料；（至焦化炉之前用321或316材料）；含硫油240℃以上用Cr5Mo材料，分馏塔与汽提塔用OCr13复合板；塔盘用OCr13；分馏塔至焦化炉管线用Cr9Mo；焦化炉对流管用Cr5Mo，辐射管用Cr9Mo；焦炭塔材料选15CrMoR，14Cr1MoR，塔内泡沫焦以上200mm用OCr13（405S)复合板，焊条用ENiCrFe-2；大油气线用OCr13复合板卷制；选材选材原则22小结快速冷却是焦炭塔变形、材质劣化的主要原因；在役碳钢焦炭塔的鼓包、表面裂纹、塔体倾斜和材质劣化，不会出现安全问题；加强监测的条件下还有一定的寿命，必要时进行安全评估；目前焦炭塔大型化设计选用的Cr－Mo钢材料和优良的设计结构将比以前的设计有更高的寿命；Cr－Mo钢材料也有鼓包、表面裂纹、塔体倾斜的问题，只是时间没到；摸索最佳的冷却工艺，解决提高处理量和保护设备两者的矛盾；小结快速冷却是焦炭塔变形、材质劣化的主要原因；23延迟焦化装置的腐蚀生产准备部2009-02-03延迟焦化装置的腐蚀生产准备部24延迟焦化装置的腐蚀课件25延迟焦化主要腐蚀机理延迟焦化主要腐蚀机理26腐蚀分析减压渣油含硫化物、环烷酸、氮化物和盐等腐蚀介质，在焦化炉高温下腐蚀介质部分分解，进分馏塔的腐蚀介质有：NH3、HCL、H2S、H2O等；分馏塔顶部低温部位有H2S－NH4CL－NH4HS－H2O腐蚀环境，存在减薄与应力腐蚀机理；中上部有氯化氨腐蚀；底部与蜡油段有高温硫与环烷酸腐蚀（原料进分馏塔底环烷酸被汽提到上层）；加热炉对流段的烟气露点腐蚀与管内高温硫与环烷酸腐蚀；辐射炉管外的氧化腐蚀（主要原因），管内的高温硫腐蚀；炉管的高温蠕变失效；腐蚀分析减压渣油含硫化物、环烷酸、氮化物和盐等腐蚀介质，在焦27焦炭塔热疲劳损坏裙座与塔体的连接焊缝裂纹;堵焦伐焊缝裂纹;上半节筒体腐蚀减薄;中下部筒体鼓肚与裂纹;塔体倾斜;复合钢板复合层焊缝开裂地脚螺栓损环；筒体材质珠光体球化和石墨化；裙座-筒节连接柔性槽孔开裂。焦炭塔热疲劳损坏28裙座开裂柔性槽(钥匙孔/槽口/应力释放器)开裂是否有效在争论中，SEI的分析认为没有效果珠光体球化及石墨化碳钢材料金相的片状珠光体在长时间高温下形成球状，20号钢达到严重球化程度(5级)后，其常温抗拉强度将下降20.6%，屈服极限下降24%，布氏硬度(HB)和铁素体显微硬度分别降低17.7%和23.4%，延伸率和断面收缩率则分别增加20%和15.6%。严重球化(5级)的20号钢的高温短时抗拉强度的下降幅度介于19.4~24.7%之间。20g高温材质劣化最严重的程度是珠光体完全球化并伴随严重石墨化。按规范，4级石墨化已是不能用了。Cr－Mo钢没有珠光体球化和石墨化问题裙座开裂29API于1996年对54台焦炭塔调查(1)61%的焦炭塔发生了鼓胀变形；(2)97%的焦炭塔发生了环向开裂；(3)多数鼓胀和开裂位于锥体上方筒体的第3、4、5层侧板；(4)78%经历了塔体裙座开裂。焦炭塔鼓胀原因（1)母材与焊缝强度不匹配；（2)棘轮效应；（3)焦炭挤压；（4)热斑；（5)局部超压区；（6)焦炭床层着火；API于1996年对54台焦炭塔调查30焦化工艺发展对设备的影响焦炭塔日趋大型化美国材料趋于Cr－Mo钢1950至1969年期间，选择碳钢、C-1/2Mo居多，1970-1979年期间，选择1Cr-1/2Mo者居多，1980至1997年期间，选择1Cr-1/2Mo、1-1/4Cr-1/2Mo者居多，有的焦炭塔甚至选择2-1/4Cr-1Mo目前我国选材已与国际相同；但CrMo钢制的焦炭塔也出现了不同程度的鼓胀和开裂现象考虑了CrMo钢的开裂修复、抗热棘轮变形性能以及经济性等因素，又重新选择了碳钢作为焦炭塔的主体材料。焦化工艺发展对设备的影响焦炭塔日趋大型化31整个生焦周期变化对焦炭塔应力应变水平的影响在焦炭塔操作过程中，最不利的应力是由加热-急冷诱发的轴向应力，由此产生的轴向应变大于周向应变；循环周期又对轴向应力应变波动范围的影响较大；控制初期急冷速率延长焦碳塔使用寿命整个生焦周期变化对焦炭塔应力应变水平的影响32蒸汽汽提持续时间增加1小时，仅降低温度15℉。因此，用延长蒸汽汽提持续时间的方法来改善焦碳塔的长期使用性能，效果不大。吹蒸汽有两个目的：防止树状通道堵塞、提高瓦斯油收率。在焦床顶端未转化的液体进料向下流入通道，焦化后将堵塞通道；急冷初期的壁板不均匀冷却是多数壁板失效的原因；蒸汽汽提持续时间增加1小时，仅降低温度15℉。因此，用33NACE资料：美国腐蚀工程师协会发生以下情况时，焦化塔就无法正常操作了：壳体和接管处的穿壁疲劳裂缝的频率和严重性已经发展到不安全的程度鼓胀和变形严重到认为塔的结构上已经不够坚固了变形严重到管道和塔不对中，使管道再也无法与塔正确连接；NACE资料：美国腐蚀工程师协会34广石化焦炭塔失效评定4台焦炭塔96年投用，直径Φ6000，壁厚26mm，材料20g。05年6月生焦周期由48小时改为40小时；06年由于焦炭塔变形大又改回48小时；检验情况：2000年与2002年检验无问题，2005年发现变形和裂纹，07年由通用院检验；变形检查焦炭塔位号T101/1T101/2T101/3T101/4鼓凸变形筒节数4662单侧最大变形鼓凸量mm53526040塔倾斜mm61353949广石化焦炭塔失效评定4台焦炭塔96年投用，直径Φ6000，壁35

厚度测定未见异常减薄裙座材料检查符合20g要求硬度检查比2000年整体略微降低裂纹检查：1)筒体底部环焊缝、下锥体纵焊缝T101四塔共发现19条裂纹，深度1mm，最长20mm裙座柔性槽100%开裂，大部分是贯穿性裂纹，最长30mm厚度测定未见异常减薄36检查分析鼓凸检查和垂直度检查已超过SHS01007-2004《塔器设备维护检修规程》的规定；材质中度球化，是碳钢材质劣化的一种现象操作分析两种工况相比20小时生焦的总冷却时间少了1.5小时，可能是变形的主要原因小吹气时间比指导意见少0.5小时也是个原因；时间资料小吹气大吹气水冷焦总冷却时间24广石化12.58.512指导意见1.52710.520广石化127.510.5指导意见1.51.55.58.5检查分析时间资料小吹气大吹气水冷焦总冷却时间24广石化12.37安全评估对筒体底部筒节、裙座角焊缝、柔性槽开孔处的热机械疲劳寿命预测，分别是3.7、4.3和1.4年；四台焦炭塔筒体鼓胀区的材质和强度在今后使用期内是安全的；鼓胀程度与国内与国外相比，属于安全范围；结论：四台焦炭塔的鼓胀变形目前尚不影响正常使用，但必须对鼓胀变形及其发展趋势加以监控；建议：加强在线监测，恢复48小时生焦操作；结合改造更新焦炭塔；安全评估38炉管测温方法炉管表面热电偶(安装在迎火面600,火焰高度2/3范围）光学温度计（600C0以上范围）红外测温计（注意三原子气体温度干扰和炉管表面黑度影响；红外热像仪测试炉管表面温度的误差小于2%固定加热炉的光学和红外测温计可以连续扫描，软件建立历史数据库，预测发展并安全评定炉管测温方法炉管表面热电偶(安装在迎火面600,火焰高度2/39炉管失效炉管失效40炉管失效模式常见的有－壁厚减薄、变形、破裂、鼓包、腐蚀等；管外腐蚀失效机理－氧化、高温硫腐蚀、低温硫酸腐蚀、高温钒盐腐蚀，停工期间的应力腐蚀（如不锈钢的氯、连多硫酸腐蚀等，炭钢的硫化物腐蚀）管内腐蚀失效机理－高温硫腐蚀、氢腐蚀、氧腐蚀、电化学腐蚀、碱腐蚀等；材料失效－蠕变、石墨化、珠光体球化、渗炭、脱炭等；炉管失效模式常见的有－壁厚减薄、变形、破裂、鼓包、腐蚀等；41炼油厂－CR5MO炉管失效焦化炉：迎火面和背火面炉管表面温度不同,外壁氧化程度从下至上以第7～25根最为严重