催化裂化裝置換熱器腐蝕檢測及評估技術研究

盛軍鋒

摘 要：在當前的石油化工當中，腐蝕是對于裝置的安全穩定運行有著很大的威脅，近些年，隨著我國油田逐漸朝向穩產、衰減期，高硫、高酸、含鹽量高的重質原油方向發展，國外進口原油油品參差不齊，煉廠所加工原油品質不斷下降，劣質化日趨嚴重。并且隨著裝置運行時間的累積，部分煉廠設備、管線老化嚴重，如何把腐蝕控制好，是當前煉化行業面臨的一個重大課題。本文就對催化裂化裝置換熱器腐蝕檢測及評估技術相關方面進行分析和探討。

關鍵詞：催化裂化裝置；換熱器；腐蝕檢測；評估技術

1 催化裂化裝置腐蝕機理

由于催化裝置各個部分物流，工況不同，整體腐蝕情況也存在較大差距。反應再生部分沒有管殼式換熱器，由于顆粒狀催化劑在反應器和再生器之間不斷循環，重復利用，因此反應再生部分的設備主要存在的損傷形式是沖蝕和磨蝕。再生器中所產生的煙氣高達700℃，使器壁、煙道、及高溫煙氣通過部位產生不同程度的高溫煙氣腐蝕，煙氣中的S02，S03等與水分在露點部位凝結，S03溶于水形成H2S04，然后H2S04與器壁、管壁的鐵反應，生成FeS04，煙氣中的二氧化硫和氧氣會在煙塵的催化作用下，繼續和FeSO4反應，生成Fe2（S04）3。并且在pH值小于3的酸性環境中，Fe2（S04）3會直接和鐵反應生成FeS04，如此形成FeS04→Fe2（S04）3→FeS04的惡性循環，加速設備腐蝕。

2 換熱器檢測技術

在檢測殼體時，重點關注物料進出接管與殼體相接的角焊縫，殼體環焊縫等焊縫部位，密封面等易損壞部位。但磁粉和滲透檢測需要對焊縫進行清潔，不適合裝置運行期間的換熱器檢測，而且打磨增加了檢驗的時間和費用。電渦流檢測無需去除漆層，但要求檢測面光滑平整。由于焊接式金屬處于高溫熔融態，磁性會產生變化，并且焊縫部位凹凸不平也會對磁場形成干擾，因此常規渦流焊縫缺陷沒有明顯效果。基于復平面的渦流可以不去漆檢測，也可以對裂紋處缺陷進行有效檢測。

對壓力容器開展檢測工作，為了提高效率，可以使用電渦流快速過一遍，初步確定有無缺陷以及缺陷的位置。若發現缺陷，則采用磁粉或超聲等手段進行復驗，得到缺陷的大小，超聲檢測對于裂紋缺陷比較敏感，可以準確測得裂紋的長度和深度，超聲檢測對復合材料中的缺陷也有很高的檢測能力。

3 換熱器的風險評估

3.1 基礎數據采集

風險評估需要大量的基礎數據，其中包括裝置中所需評估的所有設備的各方面資料，包括設計以及竣工資料、工藝資料，平時的檢驗檢測記錄、管理系統及財務相關資料等。在基礎數據初步采集完畢之后，還需進一步對數據的準確性和完整性進行檢查確認，對由于客觀因素無法獲得的數據項進行假設，并對假設的可用性進行評估。

3.2 腐蝕回路和存量組的劃分

腐蝕機理相同，并且彼此相連的設備、管線則劃為同一條腐蝕回路。存量組劃分原則是在裝置運行過程中，一旦某個設備或某段管線發生了泄漏，只會影響該存量組，而有快速隔斷裝置的其他設備、管線不受影響，因此，我們將每兩個快速截斷閥之間歸為一個存量組。存量組的劃分是為了計算物料的泄漏量和泄漏速率，以便于對失效后果做出準確評估。

3.3 風險評估

在裝置停車前，借助DNV的ORBITONSHORE完成對催化裂化裝置風險評估，將所采集的基礎數據如設備、管線材質、基礎壁厚、服役時間、腐蝕速率、介質中各組分含量、操作壓力、操作溫度等錄入軟件，得到失效模式及失效可能性大小，其中，腐蝕速率結合API及平時檢驗數據由專家評估確定。失效后果由ORBITONSHORE軟件內嵌的PHAST后處理模塊計算得到。

3.4 制定檢測計劃

根據催化裂化裝置風險評估結果，建議車間在裝置大修期間對處于高風險、中高風險以及中風險的換熱器全部打開，對于固定管板換熱器，在采用清洗車進行清洗，對于可拆卸的管束，集中運到清洗場地進行徹底清洗。檢測方案的制定參照國家壓力容器檢驗檢測方面的法規、標準。對于打開的換熱器按照檢測方案詳細檢測，對于未打開的換熱器進行外檢，對殼體、封頭、接管等重點部分進行超聲測厚。

4 結語

換熱器最為常見的故障類型是由于腐蝕造成的管束內漏，導致管殼程串流，嚴重影響生產，也帶來巨大的安全隱患。為了對換熱器風險水平，運行狀態有一個科學客觀的認識，需要加強催化裂化裝置換熱器的腐蝕檢測及評估，同時可以保障換熱器在裝置運行期間的安全、穩定。

參考文獻：

[1]蓋小廠，黃文霞.板式換熱器在重油催化裂化裝置中的應用[J].石油化工設備技術，2009（01）：8-9+71.

[2]陶興，齊萬松，張廣建.催化裂化分餾塔頂循換熱器泄漏原因分析[J].石油化工腐蝕與防護，2003（02）：30-31.