乙烯裂解炉废热锅炉集束管失效原因分析与改进
乙烯裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策
裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策的文丘里全部更换成喉径为18mm 的新文丘里管(如下图)。
此后上述堵管现象大为减少。
（中国石油吉林石化公司乙烯厂，吉林,132022)摘要：辐射段炉管堵塞是乙烯装置裂解炉常见故障之一。
文中叙述了吉化大乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的 主要现象和有效的处理措施，并阐述了辐射段炉管堵塞的主要原因，为同类装置避免类似现象发生和处理提供了依据。
关键词：裂解炉；辐射段炉管；堵塞中国石油吉林石化公司乙烯厂（以下简称吉化乙烯）始建于1993年，1996年9月一次性开车成功，原装置共有六台 LSCC1-1型“门式”裂解炉（F0101〜F0601），裂解原料石脑油、轻柴油、加氢 /、尾油及循环乙烷/丙烷等，单台乙烯生产能力为60 kt/a ，采用五开一备的生产方式，规模为 300 kt/a乙烯。
在2001年吉化乙烯进行了一期扩能改造，新建了一台 PyroCrack6型裂解炉（F0701），裂解原料为装置自产的循环乙烷及丙烷，使吉化乙烯的生产能力达到了380 kt/a 。
在2004年吉化乙烯进行了二期扩能改造，新建了两台 PyroCrack1-1SR 型“门式”裂解炉（F0801〜F0901）,裂解原料为石脑 油、循环乙烷/丙烷，单台炉乙烯生产能力为120 kt/a ，在二期改造过程中，为了实现装置生产能力达到700 kt/a 的目标，结合原有六台裂解炉运行情况，2004年6月至2005年10月先后对F0101F0601裂解炉进行了扩能改造。
改造采用KTI 技术，将原有LSCC1-1型炉管更换为 GK-6型炉管，单台裂解炉乙烯生产能力由原来的60 kt/a 提高到80 kt/a 以上。
改造内容包括更换辐射段炉管、对流段部分管束（高压蒸汽过热段）、底部火嘴、增加除焦罐及燃料控制系统等。
2007年11月，由于裂解炉周期的影响，新建了一台裂解炉（F1001）,提高了裂解炉的备用系数,保证了装置的满负荷运行。
乙烯装置裂解炉主要设备失效分析与处理
乙烯装置裂解炉主要设备失效分析与处理摘要：通过对乙烯装置裂解炉主要设备的分析和评估，总结失效原因，并且提出一些有效的处理措施，以确保乙烯装置裂解炉能够安全、稳定、持续地运转，为乙烯装置裂解炉的管理者提供更加完善的技术指导，帮助他们更好地应对裂解炉管理方面长期存在的问题。
关键词：乙烯装置；裂解炉；主要设备；失效分析与处理石油化学工业属于化学工业的主要构成之一，对于促进国家经济的可持续增长至关重要。
乙烯工业在石油化学工业中占据着举足轻重的地位。
近半个世纪以来，中国的乙烯工业取得了长足的进步，并已发展成为一个庞大的基础性工业分支。
裂解炉是生产乙烯的关键设备。
由于在乙烯装置的众多单体设备，裂解炉需要在高温、高压的环境下运行，并且需要定期进行切换，因此故障率极高。
裂解炉的可靠性水平会影响到装置的安全性和稳定性能力。
为了保障裂解炉的安全运行，我们需要仔细分析其中的主要部件，并确定影响其可靠性的各种因素，以便制定出有效的解决方案。
此次研究期间，以某企业的乙烯装置为例展开分析，据悉，该乙烯装置已经投入使用十余年，根据日常运行、维护记录为依据，结合乙烯工业发展期间获得的成果，制定改善设备可靠性的措施，致力于为乙烯裂解炉的可靠运行提供全面的技术支持。
一、裂解炉辐射段炉管失效分析及处理炉管是裂解炉的核心部件之一，裂解反应主要在此处进行反应。
同时，炉管的质量直接影响着裂解炉的寿命。
由于其结构、材料和数量的不同，裂解炉的负载和性能也会有所差异。
因此，对于辐射段高温合金炉管来说，可靠性的要求更加严格。
（一）失效分析1.蠕变破坏随着时间的推移，由于高温应力的作用，材料会出现蠕变变形，而炉管的蠕变破坏表现出以下几个明显的特点：（1）塑性变形主要聚集在直径、轴线方向。
（2）管壁产生大量蠕变裂纹。
其多出现在距离内壁1.3~1.4壁厚处，逐渐朝向内部以及外壁的方向蔓延，由于蠕变破坏所产生的裂纹多为轴向。
2.热疲劳损伤通常，裂解炉的运行是有时间规律的，因为当它处于正常工作状态时，炉膛内部的热量会从炉管外部传递到内部，导致温度差异的产生，进而产生一定的热应力。
乙烯裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策
裂解炉辐射段炉管阻碍本果分解及对于策之阳早格格创做弛维祥（华夏石油凶林石化公司乙烯厂，凶林，132022）戴要：辐射段炉管阻碍是乙烯拆置裂解炉罕睹障碍之一.文中道述了凶化大乙烯拆置裂解炉辐射段炉管阻碍的主要局里战灵验的处理步伐，并道述了辐射段炉管阻碍的主要本果，为共类拆置预防类似局里爆收战处理提供了依据.关键词汇：裂解炉；辐射段炉管；阻碍华夏石油凶林石化公司乙烯厂（以下简称凶化乙烯）初建于1993年，1996年9月一次性启车乐成，本拆置公有六台LSCC1-1型“门式”裂解炉（F0101～F0601），裂解本料石脑油、沉柴油、加氢尾油及循环乙烷/丙烷等，单台乙烯死产本领为60 kt/a，采与五启一备的死产办法，规模为300 kt/a乙烯.正在2001年凶化乙烯举止了一期扩能变革，新建了一台PyroCrack6型裂解炉（F0701），裂解本料为拆置自产的循环乙烷及丙烷，使凶化乙烯的死产本领达到了380 kt/a.正在2004年凶化乙烯举止了二期扩能变革，新建了二台PyroCrack1-1SR型“门式”裂解炉（F0801～F0901），裂解本料为石脑油、循环乙烷/丙烷，单台炉乙烯死产本领为120 kt/a，正在二期变革历程中，为了真止拆置死产本领达到700 kt/a的目标，分离本有六台裂解炉运止情况，2004年6月至2005年10月先后对于F0101～F0601裂解炉举止了扩能变革.变革采与KTI技能，将本有LSCC1-1型炉管调换为GK-6型炉管，单台裂解炉乙烯死产本领由本去的60 kt/a普及到80 kt/a以上.变革真量包罗调换辐射段炉管、对于流段部分管束（下压蒸汽过热段）、底部火嘴、减少除焦罐及焚料统制系统等.2007年11月，由于裂解炉周期的效率，新建了一台裂解炉（F1001），普及了裂解炉的备用系数，包管了拆置的谦背荷运止.从启车于今，裂解炉辐射段炉管正在运止及降温历程中多次出现阻碍局里，给裂解炉的仄安运止以至是拆置的稳固运止皆戴去宽重威胁.下文对于凶化乙烯拆置裂解炉辐射段炉管阻碍的情况举止了归纳分类战深进分解本果，并提出相映对于策.2004年至2005年F0101～F0601裂解炉变革后，二侧下温的烃/蒸汽混同物离启对于流段，分别搜集到一根下出段集中管而后加进辐射段炉管.每一根辐射段炉管进心，皆拆有一个临界流量文氏管（亦称文丘里管），以保证正在仄常的支配中有良佳的流量分散.每台裂解炉有112个进心（每侧炉膛有56组），对于应于112组GK6型辐射段炉管.变革后安排运止周期为60天，然而是本量运止20天安排时，多次出现处于下出段集中管终端的炉管对于应的兴热锅炉出心温度赶快上降，现场查看创制处于集中管终端的辐射段炉管降下管变得白明（对于应的低重管仍旧乌色的），有阻碍的迹象，虽然采与了对于该组炉出心温度举止大幅度矮控等步伐，然而不暂该炉管仍旧会阻碍.2006年至2007年每年爆收类似事变皆正在10次以上.本果分解：1.1通过本量参数与安排参数对于比创制，本量下出压力近近矮于安排值，决定本果为物料调配不均，物料正在各别炉管及TLE内流速缓，停顿时间过少，过分裂解，结焦宽重致阻碍.裂解炉F0101～F0601正在扩能变革时调换了文丘里管，安排下出压力为280 kPa(g)，而正在本量运止历程中从去不达到过，裂解石脑油时下出段集中管处压力（以下简称下出压力）普遍正在220 kPa(g)安排，裂解重量本料（加氢尾油）战（化工沉油）时下出压力普遍只可达到190 kPa(g)安排，近近矮于安排值.而文丘里下游压力投油初期正在140kPa(g)安排，运止一段时间后文丘里下游压力降下至170kPa(g)安排，达到裂解炉浑焦指标之一文丘里出心出心千万于压力比交近0.9.果此猜疑变革后文丘里孔径过大，下出段集中管处压力矮，引导文丘里处物料调配不均.以裂解炉F0101为例，A侧下出段集中管所对于应的终端是TIA0111组炉管，B侧下出段集中管所对于应的终端是TIA0118组炉管，那二组炉管最简单出现流利物料少，停顿时间延少，过分裂解引导结焦宽重，从而爆收阻碍局里.那种情况多爆收正在裂解炉运止至中期阶段.1.2进料不搞洁，大概含有一定量的纯量，由于本料从下温对于流段出去到下出段集中管处有4m安排的爬降下度，果此那些纯量大概正在对于流段火仄管内积蓄，当物流爆收变更时，便被戴到下出段集中管里.而裂解炉所有低重管出心的与面不是正在火仄树立的下出段集中管的最矮部，而是正在下出段集中管的二侧，果此那些纯量很大概正在物流变更时被戴到裂解炉二侧下出段集中管终端，加进终端对于应的TIA0111组炉管战TIA0118组炉管内，制成那二组各别炉管内物料流速矮，停顿时间延少，结焦宽重从而阻碍，大概者由大颗粒纯量曲交堵正在文丘里喉管处（如下图所示）.那种情况多爆收正在裂解炉降温历程大概投油历程中，气流爆收较大变更时.应付于步伐：1.1经安排部分核算，暂时文丘里管喉径处曲径为19.2mm过大，应为18mm.2008年将F0101～F0601的文丘里局部调换成喉径为18mm的新文丘里管（如下图）.今后上述堵管局里大为缩小.1.2然而是，2009至2011年仍旧爆收堵管事变3次.检建时割启阻碍的文丘里管战下出段集中管终端的盲头.正在其中与出了较多的纯量.那些纯量正在下出段集中管终端处产死散集，当流量爆收变更时，纯量被吹起，随气流加进处于下出段终端的炉管而制成阻碍（如下图）.检建时创制下出段集中管终端战文丘里处存有的纯量情况如下图：文丘里处的纯量下出段集中管终端的纯量经分解纯量的主要身分为氧化铁、三氧化二铝、焦冰，针对于那些纯量采与以下步伐，详睹下表.通过采与上述应付于步伐以去，F0101～F0601再已爆收上述类似堵管局里.变革后112组GK6型辐射段炉管加进8台兴热锅炉，即每台兴热锅炉对于应有14组辐射段炉管.由于14组辐射段炉管与兴热锅炉连交处存留变径，位于14组辐射段炉管中间的是第七组战第八组.正在往常运止中爆收过，备用一段时间的裂解炉，降温后创制位于14组辐射段炉管中间的是第七组战第八组阻碍，而正在降温前的查看，并已创制该炉管阻碍.本果分解：检建时收当前低重管与降下管连交的底部“U”型直内，存有较多碎焦.起初猜疑是裂解炉烧焦不真足炉管大概兴热锅炉内焦层脱降而致阻碍，然而如果是炉管焦层脱降致阻碍的话，随机性较大，不会只堵正在中间的是第七组战第八组炉管.而裂解炉烧焦完尽是依照规划举止，每一步的时间战气氛量均得到包管，果此基础排除裂解炉烧焦不真足引导炉管、兴热锅炉焦层脱降致阻碍的大概.从拆启的兴热锅炉去瞅，正在兴热锅炉上部管板及出心管存留较多碎焦，而且有少量蒸汽及凝液从出心管夹戴着碎焦顺流而下加进兴热锅炉，由于14组辐射段炉管中间的是第七组战第八组炉管正佳对于准兴热锅炉出心管，所以那些碎焦最后加进该台兴热锅炉14组辐射段炉管中间的是第七组战第八组炉管内，积散正在底部“U”型直内而致阻碍（如下图）.那种情况多爆收正在停炉功夫，然而是惟有正在裂解炉降温后才搞够被创制.应付于步伐：2.1完备支配，正在裂解炉降温中断即时关关浑焦阀阀讲防焦蒸汽，预防蒸汽及凝液反窜，预防沿途的碎焦被戴进炉管系统.共时正在降温历程中，通进稀释蒸汽之前一小时，先通进烧焦气氛，起扰动效率，预防炉管内火被蒸搞后，碎焦结成块状，将炉管真足堵死.2.2由于是二台裂解炉共用一个除焦罐，当一台裂解炉处于停用状态时，与其共用一个除焦罐的另一台裂解炉处于烧焦状态时，应提前关关停用裂解炉的浑焦阀，预防洪量的蒸汽及焦加进停用裂解炉炉管系统而制成阻碍.2.3 正在拆兴热锅炉启头时，应预防爆收大的振动，预防将兴热锅炉上部管板的焦震降加进炉管.拆启兴热锅炉后即时将炉出心管心启佳，预防纯物加进炉管.3裂解炉炉管阻碍的其余情况3.1 2006年为了减少拆置的支配弹性战裂解炉的本料符合性，正在F0801～F0901的A侧辐射室减少了乙烷、丙烷线，减少了石脑油与乙烷、丙烷混同裂解的工况，然而果不安排的工艺参数，混同进料量、炉出心温度、稀释比以及注硫量等均靠摸索，引导F0801～F0901正在石脑油战乙烷、丙烷混同裂解时，多次出现辐射段炉管连共对于应的线型兴热锅炉管束阻碍，处理起去较为棘脚.暂时F0801～F0901很少混同裂解石脑油战乙烷、丙烷，如特殊需要混同裂解石脑油战乙烷、丙烷时，适合加大二甲基二硫的注进量.3.2拆置还出现过果稀释蒸汽（DS）戴火，夹戴洪量纯量加进炉管系统制成大里积堵管局里.创制F0801裂解炉DS戴火宽重的A侧炉管大里积阻碍，通过烧焦无效后，只可停炉检建.正在通过切割处理时创制，管内阻碍的洪量物量为钠盐，经火浸泡后不妨溶解，处理后回复，然而再次通DS后，炉管再次爆收洪量阻碍，经分解为对于流段管线中残存洪量的钠盐，引导炉管再次阻碍，经正在进料线导淋配制临时管线，背炉管系统通进锅炉给火，正在除焦罐卸料心排搁，并正在文丘里下游压力表处通进气氛扰动，对于所有炉管系统举止了周到真足火洗，扫除了洪量的重积钠盐，正在排搁心与样分解钠离子浓度合格后回复，裂解炉炉管已再爆收阻碍.那种情况普遍是爆收正在处于DS总管终端的裂解炉.3.3投用沉柴油的裂解炉果沉柴油品量宽重劣化，BMCI值由17安排降至21安排，仄衡稀度由806kg/m3安排涨至818kg/m3安排，引导兴热锅炉及其出心管结焦宽重，险些制成该兴热锅炉对于应的辐射段炉管局部阻碍.兴热锅炉结焦情况兴热锅炉出心管结焦情况3.4兴热锅炉出心揭收制成辐射段炉管阻碍，由于漏面位子战角度特殊，揭收的下压蒸汽产死扇里将兴热锅炉出心启锁住，引导对于应的辐射段炉管中裂解气流利不畅过分裂解结焦而致阻碍.4 结语（1）每天对于运止裂解炉辐射段炉管表面温度举止监测，创制偏偏好删大、超下，要即时安排.（2）时常查看烧嘴焚烧状态，包管烧嘴焚烧状态良佳、分散匀称.（3）每天追踪本料品量，根据本料品量即时安排稀释比、炉出心温度等，正在硫含量矮的本料中适合注进结焦压制剂.（4）正在拆置DS戴火后，要即时正在炉前DS总管终端举止排搁，预防DS戴火时将少暂积蓄留罐内的洪量Na盐戴进裂解炉炉管内，阻碍裂解炉炉管.（5）粗心支配，预防慢迫停炉事变爆收.延少裂解炉运止周期是一个永近的话题，而辐射段炉管阻碍是效率裂解炉运止周期的一个要害果素.乙烯拆置裂解炉辐射段炉管阻碍是罕睹的问题之一，而制成阻碍的果素也是多种多用的.本文对于乙烯拆置裂解炉辐射段炉管阻碍的部分本果、局里、妨害、处理步伐举止了道述，期视不妨引起重视，预防大概最大程度的降矮类似事变给拆置死产戴去的益坏.凶林石化公司乙烯厂论文弛维祥乙烯车间2013年7月。
乙烯装置气体原料裂解炉炉管异常分析
图 ４ 为炉管金属表面检测点分布.表 ６ 为能谱检
测结果.由 图 ４ 和 表 ６ 可 以 看 出:点 １ 靠 近 最 外
表面 位 置,这 个 点 的 铬 含 量 已 经 很 低,而 铁、镍 含
物可能对结焦有促进作用.不同检测点铬、镍、铁
量很高.研究认为:炉管表面的铁、镍原子催化促
但是经上述处理后,裂解炉运行周期依然很短,各
根炉管出口温度指示依然偏差很大.
２．
１．
２ 富乙烷气夹带重组分
富乙烷气中经 常 排 放 出 重 组 分,其 中 苯 浓 度
２)对裂解炉对流段采取通球处理措施,并用
高压水冲洗.进 行 上 述 处 理 后,从 对 流 段 清 理 出
很多结焦物(见图 ３).对清洗车 水 槽 内 的 清 洗 水
均超过 １００d.从 ２０１１ 年 起,由 于 富 乙 烷 气 原 料
辐射段各 小 组 炉 管 出 口 温 度 (
COT)之 间 的
期达到 ２２０d,其他 气 体、液 体 裂 解 炉 运 行 周 期 也
下降,运行 ２~３d 后,辐 射 段 炉 管 表 面 温 度 又 大
幅上升,达到停炉条件.
夹带杂质,气体裂解 炉 (简 称 气 体 炉)开 始 运 行 异
含 量 差 别 很 大,富 镍 区 域 可 能 是 催 化 结 焦 中 心.
进丝状焦炭生成,这是炉管内结焦的引发步骤【１】;
５０
石 油 化 工 设 备 技 术
减少铁、镍含量,对减少裂解过程中的结焦有利【２】.
根据金属性能对裂解炉结焦性能的影响进行
排序,氧化铁、氧化镍等对结焦催化作用最强.
２０２１ 年
３５
乙烯裂解炉辐射段炉管失效原因分析及对策
炉 管 失 效分 析 一 览 表 ，炉 管 的直 管段 ，渗 碳 和 渗碳 开裂 是 失效 的主 要 原 因 ， 占４ ９ ％ ；而 炉 管 弯 头 ，蠕 变 开 裂 、热 疲 劳 开裂 是 失效 的主 要 原 因 ， 占７ ９ ％。本文 针对裂 解 炉管破 裂 失效进 行分 析 ，探 讨乙烯装置裂解炉管实现长周期运行 的对策。
维修等有效措施， 实现 乙烯 装 置长 周 期 运 行 的 目 标 是 可 以实 现 的 ， 这 已为 国 内外 裂 解 炉 运 行 的成 功案 例所 证 明 。
◆参 考文 献 ［ １ ］ 杨 春生 ． 乙烯装 置长周 期运转 技术要 点… ． 中外 能源 ，
２ ０ ０ ７， （ １ ２） ： ７ ６ ．
ｌ 裂解炉管破裂失效形式
某 厂 乙烯 装 置８ 台裂 解 炉 ，投产 不足 ２ 个 月 即
的 重 要 因 素 。 目前 ，裂 解 炉 管 采用 镍 基 耐 热 合 金 钢Ｈ Ｐ 型Ｃ ｒ ２ ５ Ｎｉ ３ ５ 、Ｃ ｒ ３ ５ Ｎｉ ４ ５ 制造 ，在Ｃ ＯＴ （ 裂 解 炉 出 口温度 ）８ ０ ０ ℃ 以上温 度作 用 下 ，长周 期 运行 的炉 管材 料 受到 渗碳 和 氧化 腐蚀 影 响 。表 １ 为 裂解
裂 解 炉 管 外 表 面 温 度 的监 测 与 控 制 ，避 免 炉 管 超 温 与过 热 。 ３ ． ２ ． ２严格 按规 程进 行 裂解 炉 的开停 车操 作
［ ２ ］ 盖建武等． 乙烯裂解炉炉管剩余寿命预测方法【 Ｊ ］ ． 石油化工 高等学校学报，１ ９ ９ ８ ，１ １ ｆ １ ） ：５ ７ ． ［ ３ ］尤兆宏 ． 乙烯裂解炉炉管失效分析 ［ Ｊ ］ ． 化工机械 ，２ ０ ０ ７ ，
乙烯裂解炉炉管失效FTA及改进方法
计划 停车 ， 给企 业 带 来 经济 损 失 。 乙烯 裂 解 炉 炉管 的发展 趋 势是提 高裂 解温 度 、 短工 艺气停 留时间 、 缩 提高烯 烃 的效率 。 随着 裂 解 技 术 的发 展 ， 炉管 所 处
工 况条 件 更 为 苛 刻 ， 管 不 仅 工 作 温 度 高 （ 温 炉 壁
进 行 强化 ， 而不 至 于平 均 使 用 力 量 。列 出故 障树 的 最 小割 集后 ， 计算 出各 基本事 件 的结构 重要 度 ， 转 并 化成 各基 本事 件 的权 重 ， 见表 ２ 。
Ｋ 载 荷变 化的 影响
。
躺 一 一 舯 一 ∞一 瞅 一 勾一 叭 一 一一 一 要 度 一 螺
渗碳 气氛 作用 ， 壁承受 高温 氧化作 用 ， 外 使炉 管发生
损 坏 。
ｌ 故障树的建立
在 分析炉 管失 效 可 能 因 素 的基 础 上 ， 出 裂解 给 炉 炉管失 效 的主要形 式有 弯 曲 、 膨胀 、 裂 、 碳 、 开 渗 氧 化 、 焦 、 械 侵蚀 等 。针 对 炉 管 的失效 形 式 ， 立 结 机 建 了故 障树 （ １ 。该 故 障 树 一共 包 括 了 １ 图 ） ９个 不 同
乙 烯 工 业 作 为 石 油 化 学 工 业 的 龙 头 ， 石 化 工 在
８ ３ ～１１ ０ ） 而 且 内 壁 受 物 料 的 硫 化 和 强 烈 的 ０℃ ２ ℃ ，
业 乃至 国 民经济发 展 中 占重 要地 位 ， 乙烯 生 产 能 力 往 往被看 作是衡 量 一个 国家经 济发展 水 平 的重 要指 标之 一 。作为 乙烯 生产装 置 的核心部 分 裂解炉 的安 全可持 续生 产运行 是 至关重 要 的。裂 解炉炉 管 是裂 解炉 的核心部 件 ， 要 承受 高温 、 且 渗碳 、 焦 和 热 疲 结 劳 的作用 ， 易发 生 炉 管 损 伤 ， 成 裂 解 炉 的 非 容 造
乙烯裂解炉SLE废热锅炉失效原因
乙烯裂解炉SLE废热锅炉失效原因作者：孙博张勇杨会刚陈广涛来源：《当代化工》2017年第04期摘要：乙烯裂解炉线性套管式换热器内管发生变形失效，通过换热管宏观外貌和微观金属化学组织分析，确定该换热器内管的失效属于局部超温运行高温氧化腐蚀造成的。
建议加强线性套管式换热器的监控，在裂解炉升降温时，尽量提高汽包压力，对汽包和SLE低点进行排放，通过间排排出部分垢污及杂质。
保证SLE底部水质清洁度。
关键词：SLE；形变；超温；氧化腐蚀中图分类号：TQ 221 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2017）04-0718-03Analysis on Failure Reasons of SLE Waste Heat Boilerin Ethylene Cracking FurnaceSUN Bo， ZHANG Yong， YANG Hui-gang， CHEN Guang-tao（PetroChina Fushun Petrochemical Company Olefin Plant， Liaoning Fushun 113000，China）Abstract： The deformation failure of the tube in the linear tube heat exchanger of ethylene cracking furnace happened. According to the analysis of the macroscopic appearance and microstructure of the heat exchange tube， the failure reasons of the inner tube of the heat exchanger were determined as follows： the local over temperature operation and oxidation corrosion. It's pointed out that the monitoring of linear tube type heat exchanger should be strengthened， the steam drum pressure should be increased during the temperature rising and dropping of cracking furnace to improve the emission of steam drum and low SLE， in order to ensure SLE bottom water cleanliness.Key words： SLE； Deformation； Over temperature； Oxidation corrosion乙烯废热锅炉是乙烯装置的重要设备，它的主要作用是裂解气在废锅内进行热交换，内管830～840 ℃的裂解气被外管300 ℃的高压水冷却到430～500 ℃，被冷却的裂解气进入急冷油塔，而被加热的高压水变成高压蒸汽，送往压缩区作为裂解气压缩机透平的动力来源[1-3]。
乙烯装置裂解炉急冷锅炉泄漏失效原因分析及对策
乙烯装置裂解炉急冷锅炉泄漏失效原因分析及对策摘要：在石油化工乙烯生产装置中，裂解炉是非常重要的龙头装置。
本文首先对裂解炉急冷锅炉泄漏失效的原因进行分析，随后再详细探讨解决裂解炉急冷锅炉泄漏失效的方法，希望能对广大从事石油化工乙烯生产的同行有所帮助。
关键词：裂解炉急冷锅炉；泄漏；失效；分析前言当前在我国大部分乙烯装置中常常会出现裂解炉急冷锅炉泄漏失效的问题，而导致该问题产生的原因也较多。
只有能够全面分析其泄漏失效的原因，才能有效采取针对性的解决措施，促进生产的高效与安全进行，所以非常有必要深入分析与总结裂解急冷锅炉泄漏失效的原因。
一、裂解炉急冷锅炉泄漏失效的原因分析（一）锅炉给水系统的杂质含量超标在锅炉给水系统中的杂质主要包括了悬浮物质、溶解气体与溶解固体等内容。
一般情况下锅炉给水通过预处理后实际含盐量较少，通常其电导率都不超过10μs/cm，从而不会导致设备与管理发生腐蚀。
进入急冷锅炉后，因为锅炉给水政法浓缩，所以其中的悬浮物、SiO2以及其他杂质离子就会出现沉积现象，其中部分的钙离子、钠离子以及SiO2因为不能够跟着蒸汽排除，所以会慢慢的积聚在管台根部，并与急冷锅炉换热管的外壁相附着。
因为钙盐、钠盐、SiO2以及铝酸盐等物质其具有较差的导热性，从而使得被附着物所附着的金属温度大大上升，让部分渗透在附着物下的锅炉给水在短时间内发生浓缩。
但是因为被附着物所阻挡，浓缩后的炉水难以有效均匀混合锅炉给水，致使附着物下锅炉水的碱浓度大幅上升，并且炉管温度在短时间内快速升高。
一旦有游离的NaOH存在于锅炉给水中时，附着物下的碱浓度便会大幅增加，进而引发碱性腐蚀。
（二）锅炉给水系统的磷酸盐腐蚀有关研究显示，锅炉给水系统不但要能够对PH值与SiO2的含量进行监测，而且还需要对钠磷比进行监控。
一般情况下需要控制锅炉给水中的钠磷比在2.5-2.8的范围内。
其中钠磷比能够将明炉水中各类磷酸盐的存在形式有效的反映出来。
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表 3 TLE集束管内部垢样分析数据
550～
分析 550灼烧
590℃灼 酸不溶物 Fe2O3
CaO
MgO
项目 减量
烧减量
分析
0
3.58 11.87 62.75 5.44 7.83
结果
表 4 TLE供水指标与实际检测值
工艺参数
设计值
实测值
pH （25℃）
9~10
9.5
SiO2 / ppm 溶解气/ppd
在对某船主动力装置进行振动测试时，发现主机推力 轴承出现故障特征，由于担负的任务和修理工程量大，于 是采取了降速使用的措施，并使用轴承监测仪器随时监测 振动状况的变化，同时及时采集润滑油样进行分析。后又 对该主机推力轴承进行了3次精密振动测试，进一步确定了 故障的存在，在主机的油样中也发现异常磨粒有增加的趋 势。综合振动测试和油液分析的结果，拆检前左主机推力 轴承，结果证实了诊断的准确性。
该船推力轴承为3个7330AC单列径向止推滚珠轴承。轴 承 节 圆 直 径 235mm， 轴 承 内 径 150mm， 滚 动 体 直 径 50.75mm，滚动体个数13个，接触角25°。振动测试中考虑 机舱内主推力轴承实际安装位置及轴承受力方向，安排了 轴承轴向和径向振动测点。
一、轴承冲击脉冲测试分析
0.35
管板集束管
15Moφ108mm×11mm压扁制成
外观检验发现TLE下管箱集束管外观呈乌灰色，有高温 氧化特征，其中有三条集束管上出现了鼓包，鼓包部位见 图1。最大鼓包处鼓出12mm左右，局部放大示意图见图2。
经过几年运行后对这四台TLE进行内外部检验，发现A、 B、C三台设备裂解气入口侧管板都有不同程度的球化现象， 其中C台管板严重球化，管板有3处鼓包，最薄处厚度 2.9mm；A台管板完全球化，管板有1处鼓包，最薄处厚度 7.3mm。根据检验结果，A台修复降级使用，C台报废。
二、检验 1. 外观检验
对三处鼓包部位和无鼓包部位分别进行剖断检查，发 现鼓包部位水侧内壁都附着结垢物，结垢物由松散的碳黑 色粉末和厚度约有5mm的层状硬块组成；在对无鼓包部位 集束管剖断检查后发现，管壁内清洁，有一层氧化膜。
2. 超声波测厚检测
2010年10月 中国设备工程
53
技术版
改造与更新
通过超声波检测发现，集束管所有未发生鼓包的部位
设计压力/ MPa
0.35
13.9
工作压力/ MPa
0.09
12.4
设计温度/℃
入900 ／ 出560
350
工作温度/℃ 入805～840 ／ 出397～560
326
材质与规格
15Mo3φ51mm×5mm 15Mo3φ73mm×5mm
传热面积/m2
75.9
水压试验压力/MPa
0.55
18.07
气密试验压力/MPa
集束管出现鼓包现象的外因可以
54
中国设备工程 2010年10月
状态监测与诊断技术 文章编号：1671-0711 （2010） 10-0055-02
技术版
油液分析技术 在船舶轴承故障诊断中的应用
程明
（海军驻南昌地区航空军事代表室，江西 南昌 330024）
摘 要：运用振动测试和油液分析技术对轴承故障进行综合分析，通过与振动测试诊断结果比较，验证 了油液分析技术在轴承故障诊断中的有效性。 关键词：油液分析；轴承；故障诊断；船舶 中图分类号：TH133.3 文献标识码：B
≤0.35
0.40～ 0.90
≤ 0.030
≤ 0.025
≤0.30
0.15～ 0.35
≤0.30
分析 结果
0.19
0.22
0.61 0.015 0.011 0.11
0.17
0.01
通过将15Mo3钢的化学成分分析数据与DIN标准值对比 可以知道，TLE用钢符合15Mo3钢的制造标准要求。
4. 硬度检测和复膜金相检测 对所有鼓包部位和随机抽取未发生鼓包部位进行硬度 测试，检测结果为：鼓包处测定值为HB88～110，未鼓包部 位测定值为HB120～140。通过硬度检测结果可知鼓包部位的 材质出现劣化，强度下降。 在对集束管鼓包顶部、鼓包截面根部部位和未发生鼓 包部位分别进行了复膜金相分析。 15Mo3的正常金相组织为铁素体＋珠光体的形态，渗碳 体组织分布在铁素体基体中。鼓包顶部部位金相组织为粒 状珠光体组织，属于严重球化。鼓包部位截面根部区域的 金相组织渗碳体球化状况要稍微好一些，未发生鼓包部位 的复膜金相组织较为正常。 5. 垢样分析 在去除松散的的黑色粉末后，对层状硬块进行了烧灼 减量、酸不溶物和氧化钙、氧化镁、氧化锌等氧化物的测 定。检测数据见表3。 从分析结果可知，鼓包部位层状硬垢62％以上是Fe2O3， 即大部分为腐蚀产物。 6. 锅炉水质分析 （见表4） 三、失效原因分析 （1） 从上述检验情况看，TLE内外管及管板材质采用的 是使用条件为≤530℃的15Mo3过热器管，能够满足正常的 工况条件；通过管材的化学成分分析，各项指标符合标准，
≤0.02 ＜7
0.012 6.2
总铁/ppm
＜0.03
0.02
氨氮/ppm
＜0.5
0.4
可以认定TLE的材质没有问题。检查历史工艺操作和锅炉水
质记录，各项运行参数均在设计范围内，可以排除因工艺
操作和水质原因而引起废热锅炉集束管损坏。
（2） 鼓包部位有硬垢，说明锅炉水内存在不溶固体颗
粒。虽然锅炉水供水指标正常，但由于锅炉水在运行中不
改造与更新 文章编号：1671-0711 （2010） 10-0053-03
技术版
乙烯裂解炉废热锅炉集束管 失效原因分析与改进
魏冬
（中国石化股份有限公司天津分公司 ， 天津 300271）
摘 要：对乙烯装置裂解炉废热锅炉下管箱集束管出现的鼓包和材质损伤进行综合分析，找出了造成失 效的主要原因，并提出了改进措施。 关键词：废热锅炉；集束管；材质损伤；垢下腐蚀 中图分类号：TG44 文献标识码：B
腐蚀产物） 向下沉积，下管箱上表面不够平滑，集束管局
部存在下凹，点蚀造成下凹处聚集更多的腐蚀物，造成固
体颗粒流动不好，在此处形成局部结垢区。
局部结垢区出现后，在疏松多孔的腐蚀产物覆盖下的
金属表面，将会出现垢下腐蚀。随着垢层的增加，下管箱
集束管的热传导率将进一步降低，金属温度逐渐升高，从
而出现局部高温点。该区域出现垢下腐蚀后，腐蚀产物将
的社，2004.
收稿日期：2010-08-20 [编辑：郭霄]
2010年10月 中国设备工程
55
根据归一化的冲击脉冲值dBn可以将轴承的工作状态分 为三个区域进行诊断，轴承工作状态良好：0～20 dB；轴承 有轻微损伤：2 l～35 dB；轴承有严重损伤：35 dB以上。
利用冲击脉冲计可以得到冲击脉冲的最大值dBm和地毯 值dBc。根据dBm值和dBm与dBc的差值判断轴承的技术状 态。
从2008年下半年至2009年上半年，技术人员利用冲击
进一步增加垢层厚度，如此循环作用，使金属温度进一步
升高，使15Mo3集束管材质出现了异常珠光体球化，甚至严
重球化。材质的损伤又进一步降低了材料的机械强度性能
指标，腐蚀的加剧又导致了局部减薄，二者相互作用，达
到承载能力不足以承受约为12.4 MPa的内压时，该部位就会
出现鼓包。
（4） 15Mo3材质最高允许使用温度为530℃，从工艺上
构，使沉积颗粒容易被冲走，避免出现局部结垢区。 （3） 在废热锅炉制造选材上应考虑提高材料的等级，
可 以 采 用 12Cr1MoV， 其 使 用 条 件 为 温 度 ≤570℃ 的 受 热 面 管，能够提高抗异常温升的能力，且价格与15Mo3管材相差 不大。 参考文献： [1] 姜求志，王金瑞. 火力发电厂金属材料手册 [M]. 中国电力出版
壁厚均正常，而鼓包区域则都显示出壁厚减薄，且鼓包越
大，减薄现象越严重。
3. 换热管化学成分分析
对废热锅炉集束管所用15Mo3钢管的化学成分进行了分
析，并与DIN标准进行了对比，数据见表2。
表 2 TLE集束管化学成分分析数据
％
分析 项目
C
Si Mn P
S
Cr Mo Ni
DIN标 准值
0.12～ 0.20
归结为：锅炉水浓缩存在氯离子等微量元素对金属表面腐 蚀的作用；锅炉水中存在腐蚀产物等杂物颗粒；下管箱集 束管局部存在下凹，壳程内的固体颗粒在该区域沉积，长 期积累形成局部区域结垢区，局部结垢进一步造成腐蚀加 剧和局部异常升温。材质损伤的内因是15Mo3材质最高允许 使用温度低，抗异常温升能力脆弱。
四、改进措施 （1） 增加锅炉水排污次数，控制废热锅炉壳程锅炉水 微量元素含量，降低微量元素对金属表面的腐蚀；加强对 下管箱集束管的清洗，及时清垢，以降低垢下腐蚀的几率。 （2） 改进管箱集束管表面质量，或者改进管箱套管结
断受热气化，锅炉水内微量元素会不断浓缩，包括氯离子
在内的微量元素会对锅炉换热管发生腐蚀。排污间隔时间
为1个月左右，间隔时间较长，就增加了锅炉水内微量元素
对换热管腐蚀的几率。TLE下管箱集束管为高温裂解气入
口，局部下凹使局部流速降低，造成氯离子局部含量增加，
所以易产生氯离子腐蚀。
（3） 锅炉壳程的水蒸气介质中的微量固体颗粒 （包括
滚动轴承如果在有缺陷 （如疲劳点蚀、裂纹、磨损或 混入杂物等） 时运转，就会发生冲击，引起脉冲冲击振动。 脉冲性振动是一种衰减性振动，因而冲击脉冲的强弱反映 了故障的程度。冲击脉冲法就是通过冲击脉冲计来测量滚 动轴承的冲击脉冲值来判断轴承是否有故障。当轴承工作 表面出现损伤时，所产生的实际脉冲值用dBsv表示，它与初 始脉冲值dBi之差称为归一化冲击脉冲值dBn。