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酸性水汽提塔頂空冷器出口管線彎頭腐蝕分析及防護(hù)

文檔作者：陳博徐晨曦雷建李鵬飛王英魁文檔來源：中國石油天然氣股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年01月23日
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文章編號： １０００‐７４６６（２０１６）增刊１‐００６４‐０４ 　?、?
酸性水汽提塔頂空冷器出口管線彎頭
腐蝕分析及防護(hù)
陳　博，徐晨曦， 雷　建， 李鵬飛， 王英魁
（中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆獨山子?。福常常叮梗梗?
摘要：對獨山子石化分公司煉油廠第二聯(lián)合車間加氫型酸性水汽提裝置汽提塔頂空冷器至回流罐
管線彎頭腐蝕泄漏現(xiàn)象進(jìn)行了宏觀檢查和壁厚測定分析，認(rèn)為引起彎頭腐蝕穿孔的主要原因是，在
濕硫化氫條件下，管線內(nèi)介質(zhì)氣液分層，液相在重力作用下加劇了對管線彎頭處的沖刷，從而引起
管線彎頭腐蝕穿孔。根據(jù)腐蝕原因分析和工程應(yīng)用經(jīng)驗認(rèn)為，采用更換腐蝕部位管線并涂刷涂料
內(nèi)防腐的方法，可以有效避免彎頭腐蝕。
關(guān)鍵詞： 汽提塔頂空冷器； 彎頭； 酸性水； 腐蝕； 防護(hù)
中圖分類號： TQ０５１ ．５ ； TE９６５ 　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 　doi ：１０ ．３９６９／j ．issn ．１０００‐７４６６ ．２０１６ ．S１ ．０１５
Corrosion Analysis and Protection of Outlet Pipe Elbow on
Acidic Water Stripping Tower Air Cooler
CHEN Bo ， XU Chen‐xi ， LEI Jian ， LI Peng‐fei ， WANG Ying‐kui
（CNPC Dushanzi Petrochemical Company ， Dushanzi ８３３６９９ ， China）
Abstract ： A microscopic inspection on corrosion leakage phenomenon on return tank pipe elbow
and analysis on wall thickness measurement in Dushanzi Petrochemical Company Refinery ．The
main reason is that they were under the condition of wet hydrogen sulphide ，gas‐liquid stratified
medium in side pipeline ，and the liquid under the action of gravity aggravated erosion of pipe elbow
，thus leading to the corrosion in the pipeline elbow perforation ．Using replacement parts of
pipeline corrosion and besmear brushing paint anticorrosion methods can effectively avoid such
corrosion ．
Key words ： stripper overhead air cooler ；elbow ；sour water ；corrosion ；provention
　　中國石油獨山子石化分公司煉油廠第二聯(lián)合車
間加氫型酸性水汽提裝置汽提塔頂空冷器至回流罐
管線規(guī)格為飽２７３ mm × ８ ．５ mm ，材質(zhì)為２０ 鋼，介
質(zhì)為酸性氣、水蒸氣。２００９‐０９ 裝置投用，２０１３‐０５
該管線彎頭處出現(xiàn)點狀泄漏，在彎頭泄漏點附近進(jìn)
行測厚，發(fā)現(xiàn)３００ mm × １００ mm 的減薄區(qū)域。用鋼
板在減薄區(qū)域進(jìn)行局部焊接貼補，但由于貼補鋼板
未完全覆蓋減薄區(qū)域，導(dǎo)致使用６ 個月后貼補鋼板
邊緣又出現(xiàn)泄漏，故在２０１３‐１２ 對整個彎頭進(jìn)行了
包焊處理。２０１４‐０５ 更換該彎頭后，對穿孔彎頭刨
開進(jìn)行了腐蝕原因分析。
1 　加氫型酸性水汽提裝置工藝簡介
加氫型酸性水汽提裝置處理的原料來自
２００ 萬t／a加氫裂化裝置、３００ 萬t／a 直餾柴油加氫
精制裝置的含硫酸性水混合后的酸性水，酸性水主
要成分為水、H２ S 、NH３ 、NH４
＋ 、HS－ 以及少量的
油、CN － 等。酸性水進(jìn)入酸性水汽提塔，由汽提塔
　第４５ 卷　增刊１ 　　　　　　　　　　　　石　油　化　工　設(shè)　備　　　　　　　　　　　　Vol暢４５ 　Supplement １ 　
　２０１６ 年８ 月　　　　　　　　　　　　PETRO‐CHEMICAL EQUIPMENT 　　　　　　　　　　　　　　　Aug暢２０１６ 　
① 　收稿日期： ２０１６‐０３‐２０
　作者簡介： 陳　博（１９８４‐） ，男，甘肅山丹人，助理工程師，從事硫磺裝置腐蝕管理工作。
塔底重沸器加熱，將H２ S 和NH３ 從酸性水中汽提
出來，再經(jīng)塔頂空冷器冷卻至９０ ℃ 后進(jìn)入塔頂回流
罐進(jìn)行氣、液分離。分離出的含NH３ 酸性氣送至硫
磺回收及尾氣處理單元回收處理，含有H２ S 、NH３
及HCN 等物質(zhì)的酸性水作為汽提塔頂回流水回
用。塔底出來合格的凈化水，經(jīng)換熱回收余熱后作
為其他裝置的回用水。凈化水中硫化物質(zhì)量濃度不
大于５０ mg／L 、氨氮質(zhì)量濃度不大于１００ mg／L ，含
氨酸性氣組分為體積分?jǐn)?shù)４０ ．１３％ 的H２ S 、體積分
數(shù)３２ ．９１％ 的NH３ 、體積分?jǐn)?shù)２６ ．９６％ 的水和少量的
其他物質(zhì)。
2 　彎頭失效檢測［1‐5］
2 ．1 　宏觀檢查
對失效彎頭進(jìn)行宏觀檢查，彎頭刨開后的減薄
區(qū)域見圖１ 。
圖１ 中介質(zhì)流動方向為從左到右，減薄區(qū)域為
直管段內(nèi)介質(zhì)流向正對彎頭區(qū)域，減薄區(qū)域下部表
面基本不存在腐蝕產(chǎn)物堆積現(xiàn)象，表明介質(zhì)的流速
較高，將腐蝕產(chǎn)物沖走。
圖１ 　彎頭刨開后減薄區(qū)域
失效彎頭外拱壁內(nèi)側(cè)穿孔減薄區(qū)顯然由于流體
沖刷造成，流體在彎頭內(nèi)表面造成的微觀沖蝕波浪
見圖２ 。
圖２ 　減薄區(qū)域微觀沖蝕波浪
2 ．2 　壁厚檢測
直管段壁厚檢測結(jié)果為８ ．２０ ～ ８ ．８３ mm ，未發(fā)
現(xiàn)明顯的減薄部位。
彎頭減薄區(qū)域壁厚測定部位見圖３ 。檢測結(jié)果
顯示，彎頭外拱壁減薄部位（圖３ ）壁厚為２ ．８３ ～
３ ．８３ mm ，其覆蓋范圍超過酸性氣垂直管段的投影
范圍，說明減薄區(qū)域正對直管段介質(zhì)流向部位。按
腐蝕穿孔部位壁厚減薄計算，該彎頭的腐蝕速率達(dá)
２ ．３ mm／a ，屬于嚴(yán)重腐蝕。
圖３ 　彎頭減薄區(qū)域壁厚測定部位
3 　彎頭腐蝕穿孔原因分析［6‐11］
3 ．1 　介質(zhì)腐蝕性
酸性氣經(jīng)過汽提塔頂空冷器冷凝冷卻至９０ ℃
后，首先進(jìn)入酸性氣管線，其中H２ S 、NH３ 和H２ O
等體積流量相當(dāng)，在此溫度下開始凝結(jié)出少量
H２ S 、NH３ 的液滴，這些液滴在空冷器至回流罐的
管線內(nèi)可生成NH４ HS 等銨鹽，易與管材發(fā)生腐蝕。
液滴中NH４ HS 等銨鹽的質(zhì)量濃度、液滴流速、pH
值、溫度、材料成分等都對管線腐蝕有影響，腐蝕隨
著NH４ HS 質(zhì)量濃度增大和流速加快而增加。在該
溫度下的濕H２ S 條件中，可發(fā)生Fe ＋ H２ S → FeS ＋
H２ 的反應(yīng)，生成疏松的FeS 膜，其具有一定的防止
繼續(xù)腐蝕的作用，但隨著介質(zhì)流速的提高，F(xiàn)eS 膜的
保護(hù)性能下降。當(dāng)NH４ HS 的質(zhì)量濃度增加到一定
程度時會形成銨離子絡(luò)合物，剝離金屬表面的FeS
保護(hù)層，急劇增加腐蝕速率。另外，流速過高、氰化
物存在時也會破壞起保護(hù)作用的硫化膜，增加管線
的腐蝕程度。
3 ．2 　管線安裝特點
酸性氣經(jīng)汽提塔頂空冷器冷凝冷卻后，水汽開
始凝結(jié)形成含有液滴的層流狀流體進(jìn)入３ ．８ m 長
垂直下降的直管（圖４） ，形態(tài)變?yōu)閷恿鳡?，對泄漏?
圖４ 　汽提塔頂空冷器出口管線圖
　 增刊 １ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 陳 　 博 ，等 ：酸性水汽提塔頂空冷器出口管線彎頭腐蝕分析及防護(hù) · ６５ ·
頭產(chǎn)生較大的沖刷撞擊力。流體中的液滴和管壁發(fā)
生撞擊，可在管道方向改變的彎頭外拱壁處引起沖
刷腐蝕。
3 ．3 　介質(zhì)流動速度
該管線介質(zhì)設(shè)計體積流量為１ ４４６ m３ ／h ，酸性
氣流速為８ ．２ m／s ，一般工況條件下管線介質(zhì)平均
體積流量８２０ m３ ／h ，流速約４ ．５ m／s 。在該介質(zhì)質(zhì)
量分?jǐn)?shù)小于８％ 、pH 值小于９ 、介質(zhì)中無氰化物等
限定的條件下，一般介質(zhì)流速限定在６ m／s 以下可
以降低介質(zhì)對管道的沖蝕作用。但該管道的實際使
用情況證明管道彎頭發(fā)生了沖刷腐蝕，表面介質(zhì)的
腐蝕傾向和流速均超過實際管材的使用能力。
在較大的流體沖刷切應(yīng)力作用下，管壁邊界層
流場分布改變，流體的切應(yīng)力和管壁邊界層流場分
布的改變加劇了局部腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜的破損和流
失，腐蝕產(chǎn)物容易脫落，流速越高，沖刷力越大，保護(hù)
膜脫落越快，基本失去保護(hù)作用露出了新鮮的活性
表面，又促進(jìn)了重新腐蝕。如此循環(huán)加快了沖刷腐
蝕作用，使彎頭外拱壁部位不斷腐蝕、壁厚變薄，最
后穿孔泄漏。
4 　彎頭腐蝕防護(hù)措施［12‐15］
4 ．1 　涂刷專用涂料
２０１４‐０５ 更換此彎頭前，在彎頭內(nèi)壁及彎頭前
后３００ mm 直管段內(nèi)壁涂刷了DH２２‐２ 熱交換器專
用涂料，將涂料距離焊縫處１００ mm 的內(nèi)壁打磨光
滑，使介質(zhì)能平滑過渡。使用１ a 后，２０１５‐０５ 裝置
停工檢修，拆除此彎頭檢查，發(fā)現(xiàn)彎頭內(nèi)壁防腐涂層
完好，沒有脫落及沖刷痕跡，只在彎頭內(nèi)壁有少量的
銹跡，說明采用DH２２‐２ 熱交換器專用涂料能減緩
介質(zhì)對管線內(nèi)壁的腐蝕。
4 ．2 　更換工藝管線
２０１５‐０５ 裝置停工檢修期間，對空冷器出口至
回流罐管線重新防腐并進(jìn)行更換。將飽２７３ mm ×
８ ．５ mm 管線更換為飽３２５ mm × １０ ．３１ mm 管線，
增大了管線內(nèi)徑和壁厚，以防止裝置運行期間管線
泄漏。
5 　結(jié)語
由于含氨酸性氣介質(zhì)的特殊性及管線安裝的原
因，在腐蝕與介質(zhì)流動沖刷聯(lián)合作用下，生成的保護(hù)
膜不斷發(fā)生破損流失，形成一種自催化加速腐蝕效
果，最終導(dǎo)致加氫型酸性水汽提塔頂空冷器至回流
罐管線彎頭減薄穿孔。對類似工作環(huán)境的管道，可
更換腐蝕部位的管線并進(jìn)行內(nèi)防腐，以避免腐蝕泄
漏發(fā)生。
參考文獻(xiàn)：
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· ６６ · 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 石 　 油 　 化 　 工 　設(shè) 　 備 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２０１６年 　 第 ４５卷 　
文章編號： １０００‐７４６６（２０１６）增刊１‐００６７‐０４ 　?、?
液態(tài)烴球罐全面檢驗問題及應(yīng)對措施
郭建利
（中國石化股份有限公司西安石化分公司，陜西西安?。罚保埃埃福叮?
摘要：根據(jù)某煉化企業(yè)液態(tài)烴球罐運行情況，以檢驗單位在全面檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題為依據(jù)，分
析其原因并提出了應(yīng)對措施，為保證液態(tài)烴球罐安全平穩(wěn)和長周期運行提供技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞： 球罐；全面檢驗；焊縫檢測；評價等級
中圖分類號： TQ０５０ ．７ ； TE９７２ ．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 　doi ：１０ ．３９６９／j ．issn ．１０００‐７４６６ ．２０１６ ．S１ ．０１６
Test Question of Liquid Hydrocarbon Spherical Tank Comprehensive Inspection
and Countermeasures
GUO Jian‐li
（Xi’an Petrochemical Company ，SINOPEC ，Xi’an ７１００８６ ，China）
Abstract ： According to the operation condition of a refinery liquid hydrocarbon spherical tank ，
based on the problems found in the process of comprehensive inspection by the inspection unit ，
the causes and countermeasure are analyzed ，in order to ensure the safe and stable liquid hydrocarbon
tank and long period operation ．
Key words ： spherical tank ；thorough examination ；weld inspection ；evaluation grade
　　某煉化企業(yè)的９ 臺液態(tài)烴球罐（編號為１ ＃ ～
９ ＃ ）主要用于從生產(chǎn)裝置來的液化石油氣、精丙烯、
戊烷等儲存及經(jīng)泵輸送至裝車區(qū)發(fā)運。在這９ 臺液
態(tài)烴球罐中，１ ＃ ～ ６ ＃ 為儲存液化石油氣的球罐，其
［１０］ 肖紀(jì)美．應(yīng)力作用下的金屬腐蝕［M ］ ．北京：化學(xué)工業(yè)
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（ XIAO Ji‐mei ． Metal Corrosion under Stress ［M ］ ．
Beijing ：Petrochemical Industry Press ，１９９０ ．）
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Corrosion and Protection ［M ］ ．Beijing ：China Petrochemical
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（LU Qi‐min ．Corrosion and Protection in Oil Industry
［M］ ．Beijing ：Petrochemical Industry Press ，２００１ ．）
［１５］ 于福洲．腐蝕與防護(hù)手冊——— 化工生產(chǎn)裝置的腐蝕與
防護(hù)［M］ ．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，１９９１ ．
（ YU Fu‐zhou ． Corrosion and Protection Handbook
——— Chemical Production Equipment Corrosion
and Protection ［M ］ ．Beijing ：Petrochemical Industry
Press ，１９９１ ．）
（張編）
　第４５ 卷　增刊１ 　　　　　　　　　　　　石　油　化　工　設(shè)　備　　　　　　　　　　　　Vol暢４５ 　Supplement １ 　
　２０１６ 年８ 月　　　　　　　　　　　　PETRO‐CHEMICAL EQUIPMENT 　　　　　　　　　　　　　　　Aug暢２０１６ 　
① 　收稿日期： ２０１６‐０３‐０６
　作者簡介： 郭建利（１９７９‐） ，女，陜西咸陽人，學(xué)士，工程師，主要從事煉化企業(yè)的油氣儲運方面設(shè)備及工藝管理工作。

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