催化裂化装置换热器腐蚀检测及评估技术研究

盛军锋

摘 要：在當前的石油化工当中，腐蚀是对于装置的安全稳定运行有着很大的威胁，近些年，随着我国油田逐渐朝向稳产、衰减期，高硫、高酸、含盐量高的重质原油方向发展，国外进口原油油品参差不齐，炼厂所加工原油品质不断下降，劣质化日趋严重。并且随着装置运行时间的累积，部分炼厂设备、管线老化严重，如何把腐蚀控制好，是当前炼化行业面临的一个重大课题。本文就对催化裂化装置换热器腐蚀检测及评估技术相关方面进行分析和探讨。

关键词：催化裂化装置；换热器；腐蚀检测；评估技术

1 催化裂化装置腐蚀机理

由于催化装置各个部分物流，工况不同，整体腐蚀情况也存在较大差距。反应再生部分没有管壳式换热器，由于颗粒状催化剂在反应器和再生器之间不断循环，重复利用，因此反应再生部分的设备主要存在的损伤形式是冲蚀和磨蚀。再生器中所产生的烟气高达700℃，使器壁、烟道、及高温烟气通过部位产生不同程度的高溫烟气腐蚀，烟气中的S02，S03等与水分在露点部位凝结，S03溶于水形成H2S04，然后H2S04与器壁、管壁的铁反应，生成FeS04，烟气中的二氧化硫和氧气会在烟尘的催化作用下，继续和FeSO4反应，生成Fe2（S04）3。并且在pH值小于3的酸性环境中，Fe2（S04）3会直接和铁反应生成FeS04，如此形成FeS04→Fe2（S04）3→FeS04的恶性循环，加速设备腐蚀。

2 换热器检测技术

在检测壳体时，重点关注物料进出接管与壳体相接的角焊缝，壳体环焊缝等焊缝部位，密封面等易损坏部位。但磁粉和渗透检测需要对焊缝进行清洁，不适合装置运行期间的换热器检测，而且打磨增加了检验的时间和费用。电涡流检测无需去除漆层，但要求检测面光滑平整。由于焊接式金属处于高温熔融态，磁性会产生变化，并且焊缝部位凹凸不平也会对磁场形成干扰，因此常规涡流焊缝缺陷没有明显效果。基于复平面的涡流可以不去漆检测，也可以对裂纹处缺陷进行有效检测。

对压力容器开展检测工作，为了提高效率，可以使用电涡流快速过一遍，初步确定有无缺陷以及缺陷的位置。若发现缺陷，则采用磁粉或超声等手段进行复验，得到缺陷的大小，超声检测对于裂纹缺陷比较敏感，可以准确测得裂纹的长度和深度，超声检测对复合材料中的缺陷也有很高的检测能力。

3 换热器的风险评估

3.1 基础数据采集

风险评估需要大量的基础数据，其中包括装置中所需评估的所有设备的各方面资料，包括设计以及竣工资料、工艺资料，平时的检验检测记录、管理系统及财务相关资料等。在基础数据初步采集完毕之后，还需进一步对数据的准确性和完整性进行检查确认，对由于客观因素无法获得的数据项进行假设，并对假设的可用性进行评估。

3.2 腐蚀回路和存量组的划分

腐蚀机理相同，并且彼此相连的设备、管线则划为同一条腐蚀回路。存量组划分原则是在装置运行过程中，一旦某个设备或某段管线发生了泄漏，只会影响该存量组，而有快速隔断装置的其他设备、管线不受影响，因此，我们将每两个快速截断阀之间归为一个存量组。存量组的划分是为了计算物料的泄漏量和泄漏速率，以便于对失效后果做出准确评估。

3.3 风险评估

在装置停车前，借助DNV的ORBITONSHORE完成对催化裂化装置风险评估，将所采集的基础数据如设备、管线材质、基础壁厚、服役时间、腐蚀速率、介质中各组分含量、操作压力、操作温度等录入软件，得到失效模式及失效可能性大小，其中，腐蚀速率结合API及平时检验数据由专家评估确定。失效后果由ORBITONSHORE软件内嵌的PHAST后处理模块计算得到。

3.4 制定检测计划

根据催化裂化装置风险评估结果，建议车间在装置大修期间对处于高风险、中高风险以及中风险的换热器全部打开，对于固定管板换热器，在采用清洗车进行清洗，对于可拆卸的管束，集中运到清洗场地进行彻底清洗。检测方案的制定参照国家压力容器检验检测方面的法规、标准。对于打开的换热器按照检测方案详细检测，对于未打开的换热器进行外检，对壳体、封头、接管等重点部分进行超声测厚。

4 结语

换热器最为常见的故障类型是由于腐蚀造成的管束内漏，导致管壳程串流，严重影响生产，也带来巨大的安全隐患。为了对换热器风险水平，运行状态有一个科学客观的认识，需要加强催化裂化装置换热器的腐蚀检测及评估，同时可以保障换热器在装置运行期间的安全、稳定。

参考文献：

[1]盖小厂，黄文霞.板式换热器在重油催化裂化装置中的应用[J].石油化工设备技术，2009（01）：8-9+71.

[2]陶兴，齐万松，张广建.催化裂化分馏塔顶循换热器泄漏原因分析[J].石油化工腐蚀与防护，2003（02）：30-31.