柴油加氢精制水冷器管束泄漏原因分析

唐志文

沈阳中科腐蚀控制工程技术中心 辽宁 沈阳 110016

摘要：某厂柴油加氢精制的循环氢水冷器发生了泄漏失效，本文通过宏观及低倍观察、材质分析、金相检验，电镜及能谱分析等检测手段，发现管束原始组织有珠光体球化现象，管束的失效是由于氯离子点蚀和冲刷腐蚀共同作用的结果，建议进行涂料防护，或者采用阴极保护的方法，控制此类事件的发生。

关键词：加氢精制 水冷器 点蚀 冲刷腐蚀

Leakage Reason Analysis of Diesel Hydrofining Water Cooler Tube Bundle

Tang Zhiwen

Shenyang Zhongke Corrosion Control Engineering Technology Center，Shenyang，110016

Absrtact：The leakage failure of the circulating hydrogen water cooler of diesel hydrofining in a factory occurred. Through macroscopic and low power observation，material analysis，metallographic examination，electron microscopy and energy spectrum analysis，it was found that the original structure of the tube bundle had pearlite spheroidization phenomenon. The failure of the tube bundle was due to the combined action of chloride ion pitting corrosion and erosion corrosion. It was suggested that paint protection or mining should be carried out. The cathodic protection method is used to control the occurrence of such incidents.

Keywords：hydrofining；water cooler；pitting corrosion；erosion corrosion

某石化厂柴油加氢精制装置循环氢冷却器在准备开工时，发现其泄漏，该水冷器为2台水冷器串联形式，管程介质为循环水，进口温度约34℃，出口温度约44℃，压力0.45MPa；壳程材质为14Cr1MoR，介质为循环氢，循环水管线流速为1.3m/s。现场检查发现，该换热器管程封头内部表面有明显锈蚀，表面附着条形腐蚀产物，筒体内壁鸡管束外壁腐蚀轻微，但是在管束弯管部位附着大量黑色粉末状固体，从弯管到管板黑色固体随之减少，外部测厚结果为2.3~2.4mm，无明显均匀减薄现象。管束管口入口处有大量垃圾堵塞，管束内附着大量腐蚀产物，内部涂层出现大面积鼓包且破裂。为了分析管束腐蚀失效的原因，特进行了一系列检验分析工作。图2 管束内壁低倍形貌 

1.2 管线材质分析

表1 管线材质分析结果（wt%）

元素ω(C)ω(Mn)ω(Si)ω(Cr)ω(Mo)ω(Ni)ω(S)检测

0.12含量

0.61

0.18

0.86

0.49

0.01

0.01

ω(P)0.01

1 结果与讨论

1.1 宏观及低倍观察

图1是管束剖开后内壁的宏观形貌，可见内壁有大量的红褐色腐蚀产物沉积，产物不坚硬，去除表面产物，可见管束内壁分布有许多大小不一的腐蚀坑。同时在管束的内壁未发现有完整的涂层，均已经鼓包破裂，并与腐蚀产物相混合。图2是对管束内壁腐蚀轻微部位进行低倍观察的形貌图片，除了大量的腐蚀产物堆积外，并在附近发现有明显的腐蚀针孔形貌，同时局部可见有雨滴状的腐蚀坑形貌。标准0.12-0.40-0.17-0.80-含量0.180.700.371.10.40-≤0.3≤0.035≤0.035

0.55

利用直读光谱仪检测管线的化学成分，结果如表1所示。可见其材质化学成分符合《合金结构钢》（GB/T 3077-2015）标准规定的15CrMo的化学成分，其所有成分均在标准范围以内。1.3 金相分析

分别选取管束上严重腐蚀及未腐蚀横截面部位进行金相检验，从低倍的内壁形貌可见，腐蚀针孔主要为宰深型形貌，管束的金相组织为铁素体+珠光体，管束球化级别为：5级（5级-完全球化；珠光体区域中的碳化物已经完全分散，珠光体形态无保留）。 

图1 管束内壁宏观形貌

（下转第19页）

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2019年第6期工业、生产顶循流量，来使汽油柴油馏分得到充分的分离。因此，3月份前期通过多次尝试，得出分馏塔顶温度最高控制124℃时，满足汽油干点合格。0#抽出温度控制214℃，-10#抽出温度控制201℃时，保证柴油95%点合格。5月初由于汽柴干点太靠上线，出现次品，塔顶温度维持（121+1）℃，0#抽出温度降至（208±2）℃。2.2.2 稳定塔操作对汽油收率的影响

稳定塔的操作属于精馏操作，来分离液化气和汽油，实际操作中液化气中存在着少量的汽油组分，将这部分汽油组分和少量的C4分离到汽油中去将会有助于提高汽油收率。稳定汽油的收率随着塔底温度的降低而升高。但是考察稳定汽油质量的指标，饱和蒸汽压也因为稳定汽油的轻组分增多而变大。所以在蒸汽压允许范围内可以通过降低稳定塔底温度实现稳定汽油收率的升高。化剂循环量，将会减小再生剂的炭差和待生剂，有效活性中心和转化深度将得到进一步提高。同样的，并不是剂油比越大越好，当增加量到达一定程度，汽油组分发生裂化，从而汽油收量降低。因此，控制合适的剂油比，对催化裂化反应有重要作用。根据实际情况综合分析，认为当二再温度、原料预热温度以及保持再阀开度分别为665℃、195℃和40.5%时，剂油比将达到最佳。2.1.5 催化剂活性的影响

提高催化剂活性，有利于增加汽油收率，然而活性过高也会降低汽油收率，出现焦炭和气体增多的问题。目前，延安炼油厂所使用的装置，催化剂通道自动加料进行补充，以使得催化剂活性处于58~60之间。2.2 分离的影响

2.2.1 调整粗汽油的分割点，拓宽粗汽油流程对汽油收率的影响

随着分馏塔顶温度的升高，粗汽油的产量也开始上升。这是因为分馏塔顶温度的升高使粗汽油的终馏点上升，粗汽油流程变宽。但是分馏塔顶温度的控制还由粗汽油干点来决定，所以应结合粗汽油干点控制分馏塔顶温度。另外，降低柴油与汽油的重合馏分也会增产汽油，操作上通过提高柴油抽出温度，增大3 结束语

在采取有效的多产汽油方案后，装置汽油收率在饱和蒸汽压未变前上涨1.84%，证明方案效果显著。后期由于饱和蒸汽压的影响，收率上涨0.09%。参考文献 

[1] 刘晓鹏. 催化裂化装置影响汽油收率的因素解析[J].化工中间体，2009（10）.

 （上接第17页）

1.4 电镜及能谱分析

表2 管束内壁不同部位的表面成分分析

元素OSiSClCrMnFe

质量分数，%11.330.421.450.328.931.4176.14

光体已完全球化，应该为管束热处理退火时高温时间长造成的；管束发生内壁腐蚀失效的主要原因是由于Cl-点蚀和冲刷腐蚀共同作用造成的。发生点蚀的原因是由于介质中的氯元素在局部发生富集造成的，氯的来源一方面为循环水，另一方面也不能排除涂层中的氯元素影响。发生冲刷腐蚀的原因一方面可能是偏流，另一方面与管束发生珠光体球化有关，珠光体球化后管束的强度和抗冲击能力均会大幅降低。3 建议

根据以上失效原因，提出如下建议：（1）管束内的涂层是一种有效的防腐手段，因此应选择适宜的涂层，并强化涂层施工质量，最大程度延缓其失效的时间；（2）控制介质中和涂层中的有害元素Cl的含量，降低点蚀风险；（3）加强入厂检验工作，防止诸如珠光体球化等原始缺陷；（4）可考虑进行牺牲阳极保护。表2所示的能谱结果是对管束内壁不同部位的表面成分分析，可见主要为O、Si、S、Cl、Cr、Fe等元素，还含有微量的其它元素，孔边缘及蚀坑内的部位均检测到一定量的氯元素和硫元素，内壁的主要成分应该为铁的氧化物。1.5 垢物成分分析

通过X射线衍射分析来确定具体的物质构成，可见腐蚀产物主要为FeO（OH）。2 结束语 

通过分析表明，管束的材质为15CrMo，材料的化学成分合格；换热器管束组织为珠光体和铁素体，珠参考文献

[1] 张耀. 核电专用涂层应用分析[J]. 电镀与涂饰，2018，7（27）：58.

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