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油加氫換熱器腐蝕失效分析

文檔作者：李健文檔來源：沈陽特種設備檢測研究院		點擊數：	更新時間： 2022年03月19日
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第25卷第6期
2012年11月
機電產品毋笈與糾新
Devehpment＆[nnovalion of Machinery＆Electrical Products
V01．25．No．6
Nov．，2們2
文童編號：1002—6673(2012)06—052—02
油加氫換熱器腐蝕失效分析
李健
(沈陽特種設備檢測研究院。遼寧沈陽110035)
摘要：某柴油加氫換熱器發生腐蝕．為了找到腐蝕發生的原因，對腐蝕產物、油品、綜合全面進行了分
析，通過分析研究發現，該設備空放，引起點蝕嚴重．并且殼體下部冷凝水比上部要多得多，故殼
體底部腐蝕比上部嚴重；另外，由于管材材質316不銹鋼比殼體347不鎊鋼材質多含2．5％Mo，故
管材比殼體抗點蝕性能大為改善．腐蝕輕。論文最后分析了設備繼續運行可能存在的風險，并就此
提出了一些建議。
關鍵詞：柴油；加氫；換熱器：腐蝕
中圖分類號：，I'Q)050．9 文獻標識碼：A doi：lO．3969／j．issn．1002—6673．2012．06．021
Diesel Hydrogenation Heat Exchanger Corrosion Failure Analysis
LiSan
(Shenyang Special Equipment Inspection Institute．Shenyang Liaoning i 10045，China)
Abstract：The diesel hydrogenation heat exchanger Occur corrosion。in order to find the cause of corrosion．the corrosion produc餌and
diesel oil are analyzed．through the analysis and the study found that the equipment ballast，cause pitting serious，and lower than the upper
shell condensed water more。the sheU bottom corrosion more serious than upper sheU；In addition，due to the pipe material 316 stainless steel
than housing 347 stainless steel material contains 2．5％Mo．the pipe than shell pitting performance gready improved，corrosion light．The end
of this thesis analyzes the continue to run the po鷂ible risk，and put forward some corresponding suggestion．
Key words：diesel oil；hydrogenation；heat exchanger；corrosion
0引言
柴油加氫換熱器四臺串聯，殼體材料為2Cr—lMo，
內襯材料為TP347。管材為316；柴油加氫換熱器管程
為柴油和氫氣，工作壓力為4．OMPa，工作溫度在270～
280％之間；殼程為原料柴油．第l臺換熱器工作溫度
為240—250。C．工作壓力為4．0Mpa；其余3臺加氫換熱
器工作溫度為180％．工作壓力為1．0MPa。
該柴油加氫換熱器于某年3月啟用，4個月后封存。
8年后檢查，發現殼體內底部有水痕，并有大量蝕坑(多
在底部)；另外，發現第1臺腐蝕最輕，第2臺腐蝕最
重；第二年停工檢查．發現腐蝕加劇，更加嚴重。
1原因分析
對于該柴油加氫換熱器發生的現象，產生疑問很
收稿日期：2012—0@,-04
作者簡介：李健(1978-)，男，遼寧沈陽人，碩士研究生，
工程師。
52
多．首先腐蝕屬性和原因是什么，為什么會有裂紋出
現：第2臺溫度壓力低卻腐蝕最嚴重；管材比殼體腐蝕
輕：殼體底部腐蝕比上部重；繼續運行會有什么樣的風
險：應采取什么對策等等一系列疑問需要解決。
1．1宏觀檢查
經打磨發現點蝕坑連成片，有微小裂紋．吼網1．
1．2腐蝕產物分析一
X射線衍射分析后，
發現腐蝕部位主要是基
體受腐蝕。
經能譜分析發現除
Fe、Cr、Ni元素外．還
有較多S、O及少量Cl
元素。
圖l第2臺換熱器殼體腐蝕形豸兜
Fig．I The second heat exchanger
shell corrosion morphology
1．3油品分析
原料柴油檢驗發現水份含量小于0．03％(wt％)，N
含量為455．68ppm，S含量占0．08％，沒有CI一。
1．4綜合分析
(1)點蝕形貌及產生條件：形貌點蝕形狀多種多樣，
萬方數據
·產品與市場·
產生條件是由于存在自鈍化特性的金屬。并含鹵素離子
(尤其是氯離子)的介質；點蝕電位(或擊穿電位)Eb，保
護電位Ep．E—’p間已有蝕孔發展，但是沒有產生新蝕孔。
(2)不銹鋼點蝕機理。點蝕萌生理論，按吸附理論，
Cl-吸附在鈍化膜上。并和鈍化膜中的陽離子結合，產生
可溶性氯化物。并形成小蝕坑；鈍化膜有缺陷、硫化物
夾雜等特點，優先形成點蝕。
MnS+4H20=Mn2*+SO■+8H++8e
點蝕擴展理論，“自催化酸化作用”，孔內發生反應：
Fe_Fe2++2e；C廣屹p+3e；Ni_+Ni2++2e
Me"++nH20=Me(OH)#nH+
pH值下降，金屬溶解增高，蝕坑擴大、加深。蝕
坑外反應：
l，202+H20+2e—吃OH。
坑內介質滯流狀態，并且氯離子遷入維持電中性，
從而形成氯化物；水解使酸度升高，溶解加劇，從而造
成蝕孔發展。銹層與垢層蝕坑口沉積形成閉塞電池，引
起氯化物濃縮升高，使氯化物水解。酸度升高，陽極溶
解升高。
點蝕是由電化學腐蝕引起。因此殼體下部比上部腐
蝕嚴重；蝕坑底部應力集中，制作過程殘余應力從而導
致應力腐蝕開裂。
(3)18—8型不銹鋼點蝕的一些主要影響因素。
介質類型及濃度：CI>Br>I。
Cl—濃度Eb下降E廬一0．08819 a0。+0．168(V)
點蝕產生時間ti log ti=C+D log【cl-]
log 6與log【el-]的關系見圖2。
靜止狀態時的點蝕
速度大于介質處于流動
狀態．因此空放近8年
必然產生嚴重點蝕。
溫度的影響：溫度
大于150～250℃時．活
性點提高，反應物質運
動速度加快，在蝕孔內
難以反應物積累，見圖3，
氧的溶解度明顯下降．
因此第一臺腐蝕最輕，
第二臺最嚴重。
愛o
≤
掣
掣
--0．5
0 100 200 390
沮度．℃
圍3在仉1MNacI溶液中溫度對奧
氏體不銹鋼點蝕電位的影響
Fig．3 At 0．1M NaCI solution
temperature on austenitic stainless
steel pitting potential influence
合金元素的影響：Mo％含量提高引起點蝕電位上
表1合金元素對耐點蝕性能的影響
Tab．1 Alloy elements on the effect of the spot
corrosion resistance‘s properties
合金元素對耐點蝕性的影響
Cr 增加
Ni 增加
Mo 增加
Si 與Mo共存時增加
Ti和Nb 在FeCb溶液中減少，在其它環境無影響
S和Ce 減少
N 增加
升，因此管材比殼體腐蝕輕。
2結論
(1)海洋大氣中空放近8年造成嚴重點蝕而在一年運
行期間繼續擴大。應力集中也導致應力腐蝕開裂裂紋。
(2)第l臺換熱器，壓力最高而腐蝕卻最輕是因為大
于2000C后參于反應的物質運動速度加快，在蝕孔內難
以引起反應物積累，而且陰極反應去極化劑一氧的溶解
度明顯下降。
(3)殼體底部腐蝕比上部嚴重是因為在海洋大氣中空
放期間，下部冷凝水要多得多。
(4)管材比殼體腐蝕輕是因為管材材質316不銹鋼比
殼體347不銹鋼材質多含2．5％Mo，抗點蝕性能大為改善。
繼續運行可能存在的風險：①硫腐蝕：347材質腐
蝕，裸露出基體，硫腐蝕不能不考慮：Fe+H2；s—FeS+
H2；②濕硫化氫腐蝕；③點蝕。
建議：①加強在線檢測；②積極為下次停工檢修時
準備方案并備料；③嚴格控制原料柴油中水份。
參考文獻：
【1】呂勝杰，等．柴油加氫裝置換熱器泄漏失效分析【Jl材料保護，2009．1 1．
【2】孫亮，等．煉油廠設備腐蝕故障失效分析三例【J】．石油化工腐蝕與
防護．2012．1．
53
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