煉廠原油進料管線碳鋼管堿腐蝕案例分析
2019-02-26 11:45:36
作者：百若 來源：設備管理與防腐
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本文為苛性堿濃度集中導致材料失效的一個案例
1堿腐蝕情況概述
在氯化物腐蝕控制的原油蒸餾單元中和在一些硫醇去除單元中，以及碳鋼管道和設備處理苛性堿下游設備中，如果發生苛性堿轉移及濃度集中，設備及管線則可能發生堿性裂解失效。
某煉油廠將苛性鈉注入原油蒸餾裝置的原油管線中，以控制原油裝置塔頂系統中的氯化物腐蝕，在這種特定的設備配置中，在脫鹽器的下游注入苛性堿，經過約12年的運行，腐蝕性注入點下游的兩個碳鋼脫鹽器管線彎頭產生泄漏，接近預熱交換器的另外兩個彎管則沒有發現開裂。
2堿腐蝕失效分析
管線苛性開裂的情況如下一般發生在原油蒸餾裝置以下設備：（1）非應力蒸餾裝置的原油管線碳鋼管； （2）奧氏體不銹鋼熱交換器管束； （3）合金苛性堿注射套管。本文分析的是第一種情況，做該案例的腐蝕失效分析前，需要調查操作苛性堿注入設備運行狀況，發現設備運行的不穩定導致稀釋的苛性堿在注入原油蒸餾裝置的碳鋼原油裝料管線之前沒有充分分散，苛性堿的局部濃度過大。
同時對失效材料做了金相失效分析，斷層成像和微量分析，使用掃描電子顯微鏡（SEM）進行分級和微量分析；通過觀察，晶間裂紋的外觀極脆。使用能譜進行裂紋內部的腐蝕產物的分析，證實了腐蝕產物中有顯著的鈉含量（33.8重量％或54.0原子％），表明苛性鈉作為腐蝕物質進入材料中，并且在腐蝕產物中未檢測到氯化物。通過綜合分析，失效的原因為運行超過兩個月的過度濃縮的苛性堿導致了設備失效。
圖1 碳鋼管腐蝕金相裂紋圖
圖2 顯微裂紋分支圖
3結果討論：
有效緩解苛性鈉腐蝕性開裂可以通過幾種方式實現，主要與材料和設備管理運行的問題相關：
1、材料選擇及應力消除熱處理非常重要。鄰近焊縫的殘余拉伸應力的減小顯著降低了苛性開裂的風險，降低碳鋼中的開裂風險。對于在高溫下處理苛性堿，需要更高材質的Ni合金，Ni合金是用于煉油廠注射套管的可靠的現場試驗合金。合據報道，合金625幾乎不受苛性高溫至320℃的影響。
2、苛性堿聚結器等設備必須有適當維護，保障苛性堿通過良好的注射系統設計和操作適當地分散到混流中，實現有效的濃度控制，確保注入均勻濃度的苛性堿，在注入原油之前改善苛性堿預混合。
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責任編輯：王元
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