延遲焦化裝置的腐蝕生產準備部2009-02-03延遲焦化裝置的腐蝕生產準備部1延遲焦化裝置的腐蝕課件2延遲焦化主要腐蝕機理延遲焦化主要腐蝕機理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，在焦化爐高溫下腐蝕介質部分分解，進分餾塔的腐蝕介質有：NH3、HCL、H2S、H2O等；分餾塔頂部低溫部位有H2S－NH4CL－NH4HS－H2O腐蝕環(huán)境，存在減薄與應力腐蝕機理；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（原料進分餾塔底環(huán)烷酸被汽提到上層）；加熱爐對流段的煙氣露點腐蝕與管內高溫硫與環(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，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;復合鋼板復合層焊縫開裂地腳螺栓損環(huán)；筒體材質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/應力釋放器)開裂是否有效在爭論中，SEI的分析認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時間高溫下形成球狀，20號鋼達到嚴重球化程度(5級)后，其常溫抗拉強度將下降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%。嚴重球化(5級)的20號鋼的高溫短時抗拉強度的下降幅度介于19.4~24.7%之間。20g高溫材質劣化最嚴重的程度是珠光體完全球化并伴隨嚴重石墨化。按規(guī)范，4級石墨化已是不能用了。Cr－Mo鋼沒有珠光體球化和石墨化問題裙座開裂6API于1996年對54臺焦炭塔調查(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層側板；(4)78%經歷了塔體裙座開裂。焦炭塔鼓脹原因（1)母材與焊縫強度不匹配；（2)棘輪效應；（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54臺焦炭塔調查7焦化工藝發(fā)展對設備的影響焦炭塔日趨大型化美國材料趨于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目前我國選材已與國際相同；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、抗熱棘輪變形性能以及經濟性等因素，又重新選擇了碳鋼作為焦炭塔的主體材料。焦化工藝發(fā)展對設備的影響焦炭塔日趨大型化8整個生焦周期變化對焦炭塔應力應變水平的影響在焦炭塔操作過程中，最不利的應力是由加熱-急冷誘發(fā)的軸向應力，由此產生的軸向應變大于周向應變；循環(huán)周期又對軸向應力應變波動范圍的影響較大；控制初期急冷速率延長焦碳塔使用壽命整個生焦周期變化對焦炭塔應力應變水平的影響9蒸汽汽提持續(xù)時間增加1小時，僅降低溫度15℉。因此，用延長蒸汽汽提持續(xù)時間的方法來改善焦碳塔的長期使用性能，效果不大。吹蒸汽有兩個目的：防止樹狀通道堵塞、提高瓦斯油收率。在焦床頂端未轉化的液體進料向下流入通道，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)時間增加1小時，僅降低溫度15℉。因此，用10NACE資料：美國腐蝕工程師協(xié)會發(fā)生以下情況時，焦化塔就無法正常操作了：殼體和接管處的穿壁疲勞裂縫的頻率和嚴重性已經發(fā)展到不安全的程度鼓脹和變形嚴重到認為塔的結構上已經不夠堅固了變形嚴重到管道和塔不對中，使管道再也無法與塔正確連接；NACE資料：美國腐蝕工程師協(xié)會11廣石化焦炭塔失效評定4臺焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁厚26mm，材料20g。05年6月生焦周期由48小時改為40小時；06年由于焦炭塔變形大又改回48小時；檢驗情況：2000年與2002年檢驗無問題，2005年發(fā)現(xiàn)變形和裂紋，07年由通用院檢驗；變形檢查焦炭塔位號T101/1T101/2T101/3T101/4鼓凸變形筒節(jié)數(shù)4662單側最大變形鼓凸量mm53526040塔傾斜mm61353949廣石化焦炭塔失效評定4臺焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁12

厚度測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20mm裙座柔性槽100%開裂，大部分是貫穿性裂紋，最長30mm厚度測定未見異常減薄13檢查分析鼓凸檢查和垂直度檢查已超過SHS01007-2004《塔器設備維護檢修規(guī)程》的規(guī)定；材質中度球化，是碳鋼材質劣化的一種現(xiàn)象操作分析兩種工況相比20小時生焦的總冷卻時間少了1.5小時，可能是變形的主要原因小吹氣時間比指導意見少0.5小時也是個原因；時間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時間24廣石化12.58.512指導意見1.52710.520廣石化127.510.5指導意見1.51.55.58.5檢查分析時間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時間24廣石化12.14安全評估對筒體底部筒節(jié)、裙座角焊縫、柔性槽開孔處的熱機械疲勞壽命預測，分別是3.7、4.3和1.4年；四臺焦炭塔筒體鼓脹區(qū)的材質和強度在今后使用期內是安全的；鼓脹程度與國內與國外相比，屬于安全范圍；結論：四臺焦炭塔的鼓脹變形目前尚不影響正常使用，但必須對鼓脹變形及其發(fā)展趨勢加以監(jiān)控；建議：加強在線監(jiān)測，恢復48小時生焦操作；結合改造更新焦炭塔；安全評估15爐管測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）光學溫度計（600C0以上范圍）紅外測溫計（注意三原子氣體溫度干擾和爐管表面黑度影響；紅外熱像儀測試爐管表面溫度的誤差小于2%固定加熱爐的光學和紅外測溫計可以連續(xù)掃描，軟件建立歷史數(shù)據(jù)庫，預測發(fā)展并安全評定爐管測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）管內腐蝕失效機理－高溫硫腐蝕、氫腐蝕、氧腐蝕、電化學腐蝕、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根最為嚴重。管內迎火面的結焦厚度是背火面的6～10倍,結焦最厚處達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8.2mm。內腐蝕和硫含量有關；蒸汽燒焦對爐管有損傷；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爐管報廢標準（除轉化爐和乙烯裂解爐）鼓包、裂縫或網狀裂紋；臥式爐管兩托架之間的彎曲度大于2D；腐蝕減薄、爆皮小于設計最小值；外徑達到4－5％；脹口超過規(guī)定值；脹口腐蝕，脫落、露頭2－3mm爐管報廢標準（除轉化爐和乙烯裂解爐）鼓包、裂縫或網狀裂紋；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復合板；塔盤用OCr13；分餾塔至焦化爐管線用Cr9Mo；焦化爐對流管用Cr5Mo，輻射管用Cr9Mo；焦炭塔材料選15CrMoR，14Cr1MoR，塔內泡沫焦以上200mm用OCr13（405S)復合板，焊條用ENiCrFe-2；大油氣線用OCr13復合板卷制；選材選材原則22小結快速冷卻是焦炭塔變形、材質劣化的主要原因；在役碳鋼焦炭塔的鼓包、表面裂紋、塔體傾斜和材質劣化，不會出現(xiàn)安全問題；加強監(jiān)測的條件下還有一定的壽命，必要時進行安全評估；目前焦炭塔大型化設計選用的Cr－Mo鋼材料和優(yōu)良的設計結構將比以前的設計有更高的壽命；Cr－Mo鋼材料也有鼓包、表面裂紋、塔體傾斜的問題，只是時間沒到；摸索最佳的冷卻工藝，解決提高處理量和保護設備兩者的矛盾；小結快速冷卻是焦炭塔變形、材質劣化的主要原因；23延遲焦化裝置的腐蝕生產準備部2009-02-03延遲焦化裝置的腐蝕生產準備部24延遲焦化裝置的腐蝕課件25延遲焦化主要腐蝕機理延遲焦化主要腐蝕機理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，在焦化爐高溫下腐蝕介質部分分解，進分餾塔的腐蝕介質有：NH3、HCL、H2S、H2O等；分餾塔頂部低溫部位有H2S－NH4CL－NH4HS－H2O腐蝕環(huán)境，存在減薄與應力腐蝕機理；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（原料進分餾塔底環(huán)烷酸被汽提到上層）；加熱爐對流段的煙氣露點腐蝕與管內高溫硫與環(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，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;復合鋼板復合層焊縫開裂地腳螺栓損環(huán)；筒體材質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/應力釋放器)開裂是否有效在爭論中，SEI的分析認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時間高溫下形成球狀，20號鋼達到嚴重球化程度(5級)后，其常溫抗拉強度將下降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%。嚴重球化(5級)的20號鋼的高溫短時抗拉強度的下降幅度介于19.4~24.7%之間。20g高溫材質劣化最嚴重的程度是珠光體完全球化并伴隨嚴重石墨化。按規(guī)范，4級石墨化已是不能用了。Cr－Mo鋼沒有珠光體球化和石墨化問題裙座開裂29API于1996年對54臺焦炭塔調查(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層側板；(4)78%經歷了塔體裙座開裂。焦炭塔鼓脹原因（1)母材與焊縫強度不匹配；（2)棘輪效應；（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54臺焦炭塔調查30焦化工藝發(fā)展對設備的影響焦炭塔日趨大型化美國材料趨于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目前我國選材已與國際相同；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、抗熱棘輪變形性能以及經濟性等因素，又重新選擇了碳鋼作為焦炭塔的主體材料。焦化工藝發(fā)展對設備的影響焦炭塔日趨大型化31整個生焦周期變化對焦炭塔應力應變水平的影響在焦炭塔操作過程中，最不利的應力是由加熱-急冷誘發(fā)的軸向應力，由此產生的軸向應變大于周向應變；循環(huán)周期又對軸向應力應變波動范圍的影響較大；控制初期急冷速率延長焦碳塔使用壽命整個生焦周期變化對焦炭塔應力應變水平的影響32蒸汽汽提持續(xù)時間增加1小時，僅降低溫度15℉。因此，用延長蒸汽汽提持續(xù)時間的方法來改善焦碳塔的長期使用性能，效果不大。吹蒸汽有兩個目的：防止樹狀通道堵塞、提高瓦斯油收率。在焦床頂端未轉化的液體進料向下流入通道，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)時間增加1小時，僅降低溫度15℉。因此，用33NACE資料：美國腐蝕工程師協(xié)會發(fā)生以下情況時，焦化塔就無法正常操作了：殼體和接管處的穿壁疲勞裂縫的頻率和嚴重性已經發(fā)展到不安全的程度鼓脹和變形嚴重到認為塔的結構上已經不夠堅固了變形嚴重到管道和塔不對中，使管道再也無法與塔正確連接；NACE資料：美國腐蝕工程師協(xié)會34廣石化焦炭塔失效評定4臺焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁厚26mm，材料20g。05年6月生焦周期由48小時改為40小時；06年由于焦炭塔變形大又改回48小時；檢驗情況：2000年與2002年檢驗無問題，2005年發(fā)現(xiàn)變形和裂紋，07年由通用院檢驗；變形檢查焦炭塔位號T101/1T101/2T101/3T101/4鼓凸變形筒節(jié)數(shù)4662單側最大變形鼓凸量mm53526040塔傾斜mm61353949廣石化焦炭塔失效評定4臺焦炭塔96年投用，直徑Φ6000，壁35

厚度測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20mm裙座柔性槽100%開裂，大部分是貫穿性裂紋，最長30mm厚度測定未見異常減薄36檢查分析鼓凸檢查和垂直度檢查已超過SHS01007-2004《塔器設備維護檢修規(guī)程》的規(guī)定；材質中度球化，是碳鋼材質劣化的一種現(xiàn)象操作分析兩種工況相比20小時生焦的總冷卻時間少了1.5小時，可能是變形的主要原因小吹氣時間比指導意見少0.5小時也是個原因；時間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時間24廣石化12.58.512指導意見1.52710.520廣石化127.510.5指導意見1.51.55.58.5檢查分析時間資料小吹氣大吹氣水冷焦總冷卻時間24廣石化12.37安全評估對筒體底部筒節(jié)、裙座角焊縫、柔性槽開孔處的熱機械疲勞壽命預測，分別是3.7、4.3和1.4年；四臺焦炭塔筒體鼓脹區(qū)的材質和強度在今后使用期內是安全的；鼓脹程度與國內與國外相比，屬于安全范圍；結論：四臺焦炭塔的鼓脹變形目前尚不影響正常使用，但必須對鼓脹變形及其發(fā)展趨勢加以監(jiān)控；建議：加強在線監(jiān)測，恢復48小時生焦操作；結合改造更新焦炭塔；安全評估38爐管測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）光學溫度計（600C0以上范圍）紅外測溫計（注意三原子氣體溫度干擾和爐管表面黑度影響；紅外熱像儀測試爐管表面溫度的誤差小于2%固定加熱爐的光學和紅外測溫計可以連續(xù)掃描，軟件建立歷史數(shù)據(jù)庫，預測發(fā)展并安全評定爐管測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）管內腐蝕失效機理－高溫硫腐蝕、氫腐蝕、氧腐蝕、電化學腐蝕、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根最為嚴重