裂解炉急冷锅炉泄漏失效分析

管 子 与管板 连接 的管 台处 。其 中管 板 的换热 管 一 侧 表 面腐蚀 严重 ， 成 凹凸 不平状 ， 如 图 ３中 ｃ ） 、 ｃ Ｉ ） 、 ｅ ） ， 管 台根部 外部 腐蚀 严重 ， 而 管 台 的 内部 和管 子
内部 的腐蚀 则较 轻微 ， 如图 ３ ａ ） ， ｂ ） ， ｆ ） 所 示 。从 宏
０． １ ２ Ｏ～（ ） ． ２ ０ ０ ≤ Ｏ． ４ ０ （ ）
０． ４ ０ ～（ ） ． ８ （ １ ≤ ０． （ ） ３ ５
均 超过 ｌ ３年 ， 随 着 使 用 年 限 的延 长 、 裂 解 原 料 的
品 质差 和裂 解 炉 切 换 操 作 频 繁 等 闪 素 ， 急 冷 锅 炉
第２ ９ 卷
卢亚昆． 裂解 炉急冷锅炉泄漏失效分析
・４ ３－
蚀情 况严 重 。经测 厚 ， Ｂ Ａ一１ １ ０ ３炉 Ｃ台急 冷 锅 炉 下管板 扁 圆管 壁厚 仅 ４ ． ８ ５ ｍｍ（ 设 计 壁厚 １ １ ｍｍ） ，
的
１ 急冷 锅炉 的 总体 运行情 况 及典型 事故 分 析 １ ． １ 急 冷锅 炉 总体运 行情 况 燕 山乙烯 裂解 炉 的急 冷 锅 炉 共 计 ４ ２台 ， 式
分 别为 内 孔 焊 和 双 套 管 型 ， 具 体 统 计 数 据 见
表 ｌ
从表 Ｉ町看 出 ： Ｂ Ａ—ｌ １ ０ １～１ பைடு நூலகம்ｌ ０ ３急 冷 锅 炉 于
－
５所 示 从 金 相 图 ｆ Ｉ Ｊ － 看ｔ ｔ ｛ ： 管 外 ｊ ｔ发 ， 卜腐
蚀， 腐蚀Ｆ ｝ ｜ 外 面 Ｊ Ｉ ～扩 展 ， 术 被 脚 的部 化 金
相 织 主 要 为铁 素体 币 Ｉ ｌ 珠光体 ， 有 微 的珠 ＿ ） 匕 体
４ 蚀 泄 漏 僻 外 表 彤 貌 及取 样他 胃 爪 盥
球 化
２ ． ２ 化 学成 分分 析
住图４ ｒ Ｉ Ｉ ２几 ＿ 化 骨将 换 热 管 沿 横 俄 他断 ，
取 换热 管端 而进 行 微镜 下 的金 相 分析 ， ２＿ ！ ｒ － ｆ 置 处金 相试 样 的观察 为沿壁 方 向的 敲而 ， ６
分别 埘急 冷锅 炉 的管 台 （ １号位 置 ） 和换 热 管 束（ ２号 位 ） 所月 Ｊ Ｉ ５ Ｍ ｏ ３钢管 材 质进 行 化学 成分 分析 ， 并 与供 货方 提 供 的 Ｉ ） １ Ｎ数据进 行 了刈 比 ， 分
表 １ 燕 山乙 烯 急 冷 锅 炉 统 计
台， 包括 ２台气体炉 ． ９台液体炉 ； 新区有 ４台液体
炉 随 着 乙烯 装 置 的 长周 期 运 行 ， 裂 解 炉 非 计 划 停 车次 数 逐 渐 增 多 ， 其中 ２ ０ １ ３年 非 计 划 停 车 ２ ５ 次， 急冷 锅炉 泄漏 原 冈 ｌ ３次 ， 占５ ２ ％， 对 乙烯 装置 整体 的生 产 汁划 造 成 严 重 影 响 。因 此 ． 对 急 冷 锅 炉 的泄 漏 原 因 进 行 系 统 总 结 和 深 入 分 析 是 必 要
摘
要 ：乙烯装置 裂解 炉急冷锅 炉泄 漏失效问题在 国 内各 乙烯 装置均有 发生 ， 原因也 各有 不同 针
对 燕 山石 化 乙烯 裂 解 炉 的 实 际运 行情 况 ， 通 过 急 冷 锅 炉 泄 漏部 位 的 故 障 类 型 描 述 、 宏观 检 查 、 化 学 成 分 分 析、 金相分析 、 能谱 分析 和物 相 分 析 等 手段 对 失 效 原 因进 行 了 系统 分 析 和 讨 论 ， 认 为 碱 腐 蚀 是 导 致 急 冷 锅
图 ２ 急冷锅炉结构示意
２ ． １ 宏观检 查
对Ｂ Ａ一１ ０ ７裂 解炉 更换 下 来的急 冷锅 炉进 行 宏观检 查 ， 发现 换 热 管 泄 漏 全 部 发 生 在 下 管 板 的
造 成联 锁停 车 。 第 二 次 打 开 后 ． 发 现 又有 ３根 管 与管 板连 接 根 部 出现 腐 蚀 泄 漏 ， 此 次检 修 共 发 现 Ｉ ３根管 存 在 问题 ， 堵 塞 处理 （ 采用 高等 级材 料焊 接
气， 经 急 冷 锅 炉迅 速 冷 却 至 ４ ５ ０～５ ５ ０ ｏ Ｃ， 同 时 产 生１ ２ ＭＰ ａ的高 压蒸 汽 ， 急冷 锅 炉 管程 流 动 介 质 为
劣质化 ； 能谱 和物 相 分 析试 样 分 为 管 台 根 部 外 侧
腐 蚀 和换 热 管 内部 腐 蚀 产 物 试 样 ， 主 要 用 于 判 断
腐蚀 产物 的 元素组 成 、 相组 成 以及腐蚀 形 态 。
乙 烯 工 业
第２ ９卷
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２ ． ３ 金相分 析
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住 图 ４中 的 ｌ ‘ 位 置 将 僻 台沿 横 哉 而 敲 断 ， 取 管 台 端 面进 行 微 镜 Ｆ的 金 棚 分 析 ． １号 化 处 金卡 Ｈ 试 样 的观 察 为沿 厅 向 的 械 ．
炉腐蚀 泄漏的主要 原 因， 而锅 炉给 水系统杂质含量超标 、 ｐ Ｈ值控制 不稳 定和磷 酸盐腐蚀 等因素的共 同作
用， 是 导 致 急 冷 锅 炉发 生碱 腐 蚀 的 源 头 恨据分析结论 ， 提 出 了预 防措 施 及 建议
关键词 ： 急冷锅 炉 腐蚀
换 热 管 柬
中 国 油 化工 股 份有 限 公 司北 京 燕 山 分公 司 化Ｊ 一 厂 乙烯装 置 （ 以下 简 称燕 山 乙烯 ） 经 过 ２次 改造 扩 建 后 ， 目前 共 １ ５台裂解炉 ， 其 中老 区 １ １
观检 查情况 可 看 出 ： 造 成 管 台 根 部 腐 蚀 泄 漏 的 原 因是 由于管 台 和管板受 外部 腐蚀 引起 。 为进一 步 分 析 急 冷 锅 炉 腐 蚀 泄 漏 的 原 因 ， 在
管板 、 管台 和换热 管分 别 进 行取 样 加 工 ， 取样 位 置 如图 ４所 示 化 学 成 分 分 析 主 要 为管 台 （ １号 位
Ｂ Ａ一１ ０ ７裂 解炉 的 急冷 锅 炉 为薄 管 板结 构 型
式， 换热管和管 板材质 为 １ ５ Ｍ ｏ ３ 。 下 管 板 管 台 为 整体 铣 出 ， 管 子 和管 台采 用 深 孑 Ｌ 焊 接 技 术进 行 连 接， 如 图 ｌ所 示 。 由 液 体 裂 解 炉 出 来 的 高温 裂 解
根换 热 管在 管 台处 出 现 泄 漏 ， 管 板 铣 出 的 管 台 根 部有 裂 纹 。第 一 次 检 修 Ｅ Ａ—１ ０ ７ Ａ 台 急冷 锅 炉 ６
根管 堵 塞 ， 对 其 它换热 管 进 行 了试压 ， 未 发现 泄 漏 现象， 随后升 温投 料 。 运行 ５ ｄ后 ， 又因 Ｅ Ａ一１ ０ ７ Ａ 台急冷 锅炉 泄 漏
运行 状况 日趋恶 化 ， 均 存 在 不 同 程 度 的腐 蚀 ｆ ｆ ｆ ｃ 漏 现象 ， 给 裂解炉 的平 稳 运 行带 来严 黍威胁 。 此． 对急 冷锅 炉 开展 定期检 测 已成 为一 个至 关 畦 的 问题 ， 也 是保证 乙烯 装 置长 周期运 行 的 关键 昕 侄 经过对 ｌ ５台 裂 解 炉 的 急 冷 锅 炉 进 行 普 杏 。 Ｂ Ａ —ｌ ｌ ０ １ ～１ １ ０ ４ 裂 解 炉 双 套 管 型 的急 冷 锅 炉 腐
图 １ 管板 和管子的焊接 示意
＋ 裂解气
锅 炉 由于下 管板 腐蚀 ， 导 致 ２根 换 热 管 泄漏 ， 刈‘ 其
进 行 了堵 塞处 理 后 ， 运 行状 况 稳 定 。２ ０ １ １年 ７月 ３ ０日Ｅ Ａ一１ ０ ７ Ａ台急 冷锅 炉 突然 泄漏 ， 造成 Ｂ Ａ— ｌ ０ ７裂 解炉 联锁 停 车 。 打开 Ｅ Ａ一１ ０ ７ Ａ台急 冷锅 炉下 封 头 后 ， 发现 ６
ｌ ９ ９ ４年投 用 ， 已运 行 ２ １ 年， Ｂ Ａ—ｌ １ ０ ４急 冷 锅炉 于
ｌ ９ ９ ７年投 『 ｆ ｊ ， 已运 行 Ｉ ８年 ；Ｂ Ａ—ｌ ０ ７ 、 １ ０ ８急 冷锅
炉于 ２ ０ ０ ０年 投 用 ， 已运行 １ ５年 ， Ｂ Ａ一１ ０ ５、 １ ０ ６ 、 １ ０ ９、 ｌ ｌ ０、 ｌ ｌ ｌ急 冷锅 炉 于 ２ ０ ０ １ 年投用 ， 已运 行 ｌ ４
炉， 采 用薄 管 板 结 构 ， 存在下管 板管台减薄现象。
由于采 用 深 孑 Ｌ 焊结构 ， 换 热管 内部 不便于 检测。 从 以往 泄 漏 情 况 看 ， Ｂ Ａ一１ ０ ５～１ ０ ７最 为 严 重 ， 均 出现过 下 管板管 台根部 腐蚀 泄漏 。 １ ． ２ 急冷锅 炉 的典 型事 故分 析 Ｂ Ａ一１ ０ ７裂解 炉 始 建于 ２ ０ ０ ０年 ， 其 ２台急 冷 锅炉为 Ｅ Ａ一１ ０ ７ Ａ ／ Ｂ。２ ０ ０ ６年 Ｅ Ａ —ｌ ０ ７ Ｂ台急 冷
年， Ｂ Ａ一１ ｌ ５急 冷 锅炉 于 ２ ０ ０ ２年 投 用 ， 已运 行 ｌ ３
年
就整 体运 行情 况 而 言 ， 急 冷 锅 炉 的 使 用 寿 命
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５— ０ ９— ２ ５ ； 修 改 稿 收 到 日期 ： ２ ０ Ｉ ６～ ０ ４—２ ８ 。 作者简介 ： Ｊ Ｉ Ｉ ｉ ． 昆． ． ２ ０ Ｉ ２ 牛， ｌ ｋ ｊ 辽 ｊ ： ｒ ｆ ｆ ｛ １ 化ｌ ： 人 ’ ： 化０ Ｉ 程 ｊ ＿ Ｉ ： 艺 ０、 Ｉ ， 颁Ｉ 脱从事 Ｉ ： 艺技 术符 』 Ｉ ．１ 帅
堵管 ） 。至此 ， Ｅ Ａ一１ ０ ７ Ａ台 急冷 锅 炉 已经堵 塞 １ ９ 根换 热 管 ， 占换 热 管 总数 的 ２ ０ ％。 为避 免 同样 的 问题再 次发 生 以 及 确保 乙烯 装 置安 全平 稳 的长 周期 运 行 ， 本 文 从工 艺 原 理 、 设 备 两方 面对 Ｅ Ａ一１ ０ ７ Ａ进行 泄漏 失 效分 析 。
析结 果 见 ２