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焦化装置设备腐蚀情况综述资料
焦化装置设备腐蚀情况综述张印国（中国石化股份有限公司沧州分公司炼油三部）摘要：通过对焦化装置典型设备腐蚀的论述，列举出焦碳塔油气线、辐射线、软化水线、加热炉、冷换设备及阀门等，分别分析出主要腐蚀原因，并且提出了处理与防范措施。
关键词：焦炭塔、加热炉、分馏塔、冲蚀、阀门、测厚1 前言1.1中国石化股份有限公司沧州分公司50万吨/年延迟焦化装置于1999年3月底正式建成投产，采用典型“一炉两塔加工工艺”。
主要设备包括加热炉1台、塔5座、储罐75台、气压机组1套、冷换设备50台、高温管线2100多米。
1.2主要设备防腐情况，加热炉的辐射管及对流管均采用Cr5Mo材质，焦碳塔筒体采用20R，分馏塔筒体采用20R+0Cr13Al的复合钢板、塔内构件及塔盘采用不锈钢材质，冷换设备根据不同操作条件分别采用了不同的管束防腐措施，分馏底循环、辐射等高温管线1000多米采用Cr5Mo材质，后来陆续对其它高温管线进行材质升级900多米。
2焦碳塔高温油气线2.1焦碳塔顶部的高温油气线上部的支管多次发生泄漏，截止到2007年大修以前，泄漏达到20多次，主要统计如下表：2.2特点分析：泄露部位集中在高温油气的分支管道上，并且存在气相与液相介质交变经过；管道减薄都发生在工艺生产存在死区的部位；死区管道一般两边减薄，中间最严重；高温油气主管道为φ377*10，材质为20#，多次测厚没有发现明显减薄（2006年8月份测厚主管局部由10毫米减薄到8毫米），而其上面接管，直径从φ32到φ273都出现了严重减薄现象。
典型分支管道容易腐蚀部位情况如图（1）：油气主管线2.3原因分析：高温减压渣油在焦碳塔内经过裂解与缩合反应，产生焦碳与高温油气，高温油气在连续不断进入分馏塔过程中，势必对经过的管道产生腐蚀作用，而死区的管道内存有水，即使经过蒸汽试压、蒸汽预热，也不能排净其中的水，在油气预热、油气循环、换塔等过程中，管道温度逐渐从常温升到420℃的工作温度，死区内管道存水也是逐渐蒸发，并且与高温油其中的硫、硫化物反应产生酸性气，对附近管道产生极强的腐蚀作用；管道虽然材料相同，由于材料中杂质的存在，在有电解质溶液—水存在的情况下，管道本身还会发生电偶腐蚀；死区管道内水完全蒸发后，只有高温油气经过时，在死区管道又会产生涡流，反复冲刷管道内壁。
焦化加热炉管早期失效分析
关键词： 热炉 ； 加 炉管 ；Ｃ ５ ； １ ｒＭｏ 失效
中图分类号 ：Ｑ ５ ． ；Ｑ ５ ． Ｔ ０ ３ ６ Ｔ ０ ０４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ １— ８ ７ ２ １ ） ６— ０ ４— ６ １０ ４ ３ （０ １ ０ ０４ ０
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ — ８ ７ ２ １ ．６ ０ ９ ｏ ：０ ３ ６ ／ ． ｓ ． ０ １ ４ ３ ． ０ ０ ． ０ ｓ １
１ 失效 管的理 化性 能试验 及分 析 １ １ 试 验炉 管的 背景资料 及其 宏观 形貌 ．
２０Ｍ ａ流速约 １ｍ ｓ管 内介质为分馏塔底 ． Ｐ ， ／， 油 ＋软化 水 ， 油进 口实测 介质温 度 ３０ｏ 出 口 渣 ８ Ｃ， 实 测介质 温度 ４５ｏ 炉管采 用燃 气火焰 加热 ， ９ Ｃ； 管
管 开展全 面 的材 料 性 能 试验 分 析 工 作 ， 为今 后 焦
某炼油 厂延 迟焦化 装置 年加工 能力 为 １０万 ２
ｔ其 中 １加 热炉 热 负荷 ２ ． ， ３ ２ ＭＷ ， 炉型 为 立式 卧 管 结 构 ， 管 材 质 １ ｒＭｏ 规 格 ０ ２ ｍ ｘ１ 炉 ＣＳ ， １７ ｍ ０ ｍ ０ ０ｍ ｍ ｘ１ ０ ｍ。炉管 的设 计 工作 压力 ２ ５— ． ５ ． ３０ Ｍ ａ 管 内介 质 的设 计 出 口温 度 ４ ８ｏ 金 属管 壁 Ｐ， ９ Ｃ，
常压加热炉炉管腐蚀失效分析及对策
常压加热炉炉管腐蚀失效分析及对策高中科,柳建军,郑永红,陈兴虎(中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司,甘肃庆阳745115) 摘 要:通过对常压加热炉炉管腐蚀状况的调查,分析了影响加热炉炉管腐蚀的主要因素,该炉从原设计处理量提高到1.2～1.3倍处理量后,管内介质流速增加,冲刷加剧,结焦严重。
通过采取将20号钢炉管更换为Cr5Mo 钢等措施,腐蚀得到减缓,装置实现了安全运行。
关键词:炉管;圆筒炉;高温腐蚀中图分类号:TE963 文献标识码:B 文章编号:100628805(2007)0520041203 中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司1000kt/a 常压加热炉于2004年9月建成投用,加热炉为圆筒立式加热炉,热负荷12.4MW ,炉膛温度560℃。
分南、北两路进出,两路共有炉管68根,弯头34只,炉管规格为<152mm ×10mm ,其中两路出口段共18根炉管、16只弯头材质为Cr5Mo 钢,长12m 。
其余炉管和弯头材质均为20号碳钢,见图1。
图1 炉管、弯头的排列示意①炉管及急弯弯头原设计厚度10mm ;②图中所标数字单位为mm ;③出口两端各9根炉管及急弯弯头材质为Cr5Mo 钢,其余50根炉管及急弯弯头材质为20号钢。
2005年7月装置停工检修,对加热炉弯头测厚,测得壁厚为9.5～9.7mm 。
2006年3月因加热炉出口南路热电偶套管焊缝磨穿泄漏,装置紧急停工处理,并对加热炉内辐射室弯头进行测厚,结果有16个20号碳钢弯头壁厚低于9.0mm ,最薄处达到5.2mm ,而靠近加热炉出口的Cr5Mo 弯头壁厚仍为9.7mm ,见图1。
事后对加热炉内所有的炉管进行了全面测厚,从测厚结果看,有如下的规律:(1)整个减薄走向是从辐射室进口到出口逐步加重,最薄处是出口至集合管弯头,解剖厚度仅有2.2mm ,见图2。
(2)油品上行的炉管,距下部弯头4～5m 迎火面处相对减薄严重;油品下行的炉管,距上部弯头4～5m 处相对减薄严重。
加热炉管的失效形式及分析
接作用 等 …。
下 文介绍 了 以乙烯 裂解 炉 为主 的加 热炉 炉 管 的ｌ ３种失 效 形 式 ， 比较 了各 种 形式 的 表现 特 点 ，
１２ 裂解 炉管 的结焦渗 碳 ． 加 热炉 超 负荷 运 行 会 引起 管 内物 料 偏 流 、 结
并对其 失效 啄网进行 了简 单的分 析 。
摘
要：介绍 了以 乙烯裂解 炉为主的加热炉炉管在工程上常见的 １ 失效形式 ， ３种 包括光管或翅 片管
基 管 的 高 温 损 伤 、 焊接 头 组 织 恶 化 、 疲 劳开 裂 、 应 力 开 裂 、 氏 体 的 氯 离子 晶 间 腐 蚀 、 蚀 、 热 及 对 热 热 奥 碱 过 其 他 失效 ， 包括 翅 片 的 高 温磨 损 、 力 腐 蚀 开 裂及 翅 根 积 垢 以 及 化 学 工 业 炉 的介 质 腐 蚀 失 效 对 各 种 还 应 失效 的表 现 特 点及 失效 原 因进行 了简单 的 分 析 。
ｓｏ ｏ
盘 管 名称
炉 给 水 、
２ ｇ ０
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ｓ。 －
、 ｌＣＭ０ ２ｒ Ｖ
｝限 ５０ ８
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５０ １ 超 高 压 蒸 汽 过热 器 Ａ ３Ｐ ｌ 上 限 ５０ ３５ １ ６
Ｐ２ ２ ３４ １ １ ０ Ｈ、９ ７ ３… 、 ７ ３ Ｈ ４
目的。使用 不同材料 的炉 管的使用 工况见表 １ 。
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第 １ ９卷
陈 孙 艺 ． 热 炉 管 的失 效 形式 及 分 析 加
・３ ・ ３
（）结焦 。裂 解 炉 内大 多 数 烃 的反 应 产 物 在 １
二次碳 化物 聚集 成粒 状 ， 晶界 共 晶体 熔化 再 结 晶 ， 出现 块状 和条状 碳 化物 。组 织 的恶 化降 低 了材 料
焦化装置管线和设备硫腐蚀危害分析及对策
焦化装置管线和设备硫腐蚀危害分析及对策玉门炼油厂延迟焦化装置，在今年7月分进行了为期1个半月的大检修，检修期间更换了大量管线。
在检修之前一年时间内我们发现管线腐蚀现象非常严重，包括加热炉注水炉管、北冷进料炉管、高温油气管线和水管线及罐壁腐蚀。
作为一名运行工程师对装置正常生产负责，随着进口含硫、高含硫原油比例的逐年增加，焦化装置面临的腐蚀环境不断恶化，设备、管道故障增加，腐蚀泄漏造成的各类事故也有上升的趋势。
我们加大巡回检查力度，及时发现及时处理，预防事故发生，但是形势十分严峻，对正常生产造成极大危害，对加工量的提升造成阻碍。
因此，解决焦化硫腐蚀问题对装置的影响尤为重要。
延迟焦化装置腐蚀主要分两种：一、硫高温腐蚀，也就是高温S-H2S-RSH(硫醇)型腐蚀主要发生在高温重油部分，如分馏塔250℃以上的侧线、循环线、从分馏塔经进料泵、加热炉至焦炭塔的高温渣油线及焦炭塔底拿油线等。
硫的分布主要集中于重质馏分和气体中，这两部分的硫腐蚀十分严重。
在2007年检修时打开瓦斯包时发现罐壁有一层非常厚的铁锈，而且第二天发生罐内自然现象，主要就是含硫瓦斯在罐内生成硫化亚铁接触空气自然。
汽油中间罐下含硫污水明放空处也腐蚀严重，有比较浓烈的气味。
这些都表明在我装置分溜系统中含有大量的硫。
高温硫腐蚀的影响因素主要有温度、硫化氢浓度、介质流速、材质及介质流动状态等。
1)温度：由于焦化经过近500℃的高温段，原料中的非活性硫化物经过充分的分解生成硫化氢，硫化氢又分解生成单质硫和硫醇．其活性硫含量剧增，腐蚀性增大，温度越高，腐蚀速率越大。
2)硫化氢浓度：硫化氢是所有活性硫化物中腐蚀性最大的，硫化氢浓度越高，腐蚀越严重．3)介质流速：流速越大，金属表面上的硫化亚铁腐蚀产物保护膜越易脱落，腐蚀也就加剧。
4)材质：碳钢腐蚀率较大。
5)介质流动状态：管线的弯头、大小头、设备的进出口接管、孔板等改变物流形态的部位．容易产生湍流、涡流及紊流，冲刷金属表面．腐蚀率增高。
干熄焦锅炉炉管失效原因分析
79第1卷 第25期产业科技创新 2019，1（25）：79~80Industrial Technology Innovation干熄焦锅炉炉管失效原因分析宋贵喜（首钢长治钢铁有限公司，山西 长治 046000）摘要：文章分析了锅炉炉管失效的原因，给出了在相应的建议。
关键词：干熄焦；锅炉；炉管失效中图分类号：TQ520.5 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）25-0079-02某厂现有2*65孔6 m捣固焦炉，产焦140万吨/年，配套170 t·h-1干熄焦。
干熄焦锅炉过热器分为两级，均采用12Cr1MoVG材质，干熄焦装置运行两年后，干熄焦锅炉一次过热器首层炉管出现爆管。
取炉管样和炉管腐蚀产物进行分析。
1 微观分析1.1 腐蚀产物1.1.1 物相分析将炉管上部及下部的腐蚀产物碾成粉，进行X射线衍射分析（XRD），表1结果表明，腐蚀产物主要为铁的氧化物和硫化物，其中硫化物含量均在60%以上，说明过热器炉管存在硫腐蚀。
表1 由XRD得到的腐蚀产物组成（%）样品Fe7S8Fe3O4Ca（SO4）（H2O）0.583炉管上层腐蚀产物62.927.79.4炉管下层腐蚀产物73.314.512.21.1.2 化学成分分析对腐蚀产物进行化学成分分析，检测结果见表2（以氧化物和单质硫计）。
腐蚀产物主要成分是铁的氧化物和硫，这与XRD分析结果一致。
表2 腐蚀产物的化学成分样品Fe2O3CaO S其它炉管上层腐蚀产物74.520.5320.93 4.02炉管下层腐蚀产物70.53 2.0821.83 5.56通过对炉管外侧的腐蚀产物开展物相、化学成分等分析，结果表明：炉管外侧发生了硫腐蚀和氧化。
2 炉管2.1 金相分析2.1.1 炉管基体组织炉管基体组织见图1～图3。
未使用炉管基体组织为铁素体+珠光体，而爆管炉管的上部和下部均珠光体存在球化现象，呈现颗粒状、点状。
产生该现象一般要达到760℃以上且保持一定时间，而12Cr1MoV材质的炉管工作温度不超580℃，因此，推测存在超温现象。
焦化加热炉炉管的检验及安全分析
去掉氧化皮后 ， ７ 在 ０℃且 质 量 比为 １ １的盐 工作。 ：
第 ５期
李 冬 梅 ． 化 加 热 炉 炉 管 的检 验 及安 全分 析 焦
从表 １可以看 出 ， １０ｋ 经 ０ ｈ服役 后 ， 化学 成 分
中的 Ｓ ， ｎ Ｓ Ｐ， ｒ Ｍｏ等元素 均未 发生 大 的变 ｉＭ ， ， Ｃ 和
外表 面上 车削 的 ０ ２ｍ 钢屑 ） 结 果如表 １ ． ｍ ， 。
表 １ 炉管材质化学成分分析
元 素 部 位
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｓ Ｐ Ｃｒ Ｍｏ
， ％
试 样
０ ２ ０４ ０ ４ ０ ０ ８ ．２ ．８ ．０ ．２ ．２ ００ ５
５３ ．０
０ ５ ．９
酸水溶 液 中浸蚀 ３ ｎ 观 察 内外 表 面 ， 面 凹凸 ０ｍｉ， 表
不平 ， 无其 他宏观 缺陷 ， 图 ２ 见 。
由于炉管长时 间在高温下 运行 ， 面形 成很 厚 的氧 表 化皮， 有效壁厚已从 １ ｉ ２Ｂｎ降至 ５７ｒｎ严 重影 响 ． ｉ， ａ 加 热炉 的安 全使 用性 能 。为 了解 长期 在高 温 下 的 Ｃ５ ｏ ｒＭ 钢管使用性 能 ， 对更 换下 来 的炉管 进行 了详 细 的全面检查分 析 ， 以保证加热炉 的安全运行 。
预 防炉管表面氧化的建议性措施 。 关键词 ： 焦化加热炉炉管
中 图分 类号 ：Ｅ ８． Ｔ ９５ ９
氧化
分析
预 防措施
文 章 编 号 ：Ｘ ０５ ２ １ ）５— ０２— ３ ｌ） （７— １Ｘ（００ ０ ０６ ０
文献 标识 码 ： Ａ
某 石油化工公 司在装置 大修期 间 ， 对焦化加 热 炉进行检查时发现炉管表 面氧化严重 。该炉 管 １９ ９５ 年投用 ， 材质 为 Ｃ５ ｏ 已服 役 １０ ｋ 。炉 堂 温 度 ｒＭ ， ０ ｈ ８０℃ ， ０ 炉管出 口温度 ４ ０℃ ， 口压力 ０ ３ Ｐ 。 ９ 出 ．６Ｍ ａ
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最新整理炉管腐蚀的起因与对策摘要对锅炉炉管在运行中常见腐蚀形式的起因及预防措施进行了论述。
内容涉及发生在炉管内的汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀及氢脆等，以及发生在炉管外的灰致腐蚀、还原性气氛腐蚀、露点腐蚀和应力腐蚀等。
关键词：炉管腐蚀预防措施腐蚀起因1引言炉管是锅炉的主要传热元件，与操作介质(烟气、水、蒸汽)直接接触。
在锅炉运行时炉管会因腐蚀使壁厚减薄，材料性能劣化，以致发生鼓胀变形或爆管。
炉管腐蚀是一个化学或电化学过程，炉管腐蚀可分为管内腐蚀(为方便叙述，这里特指水管锅炉，对于火管锅炉，应理解为"水"侧)和管外腐蚀(对火管锅炉应理解为"火"侧腐蚀)两大类。
管内腐蚀又可分为汽水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、气体腐蚀和氢脆等；管外腐蚀有灰致腐蚀、还原性气氛腐蚀、露点腐蚀、应力腐蚀等之分。
2管内腐蚀2.1汽水腐蚀汽水腐蚀是于金属铁被水蒸汽氧化而发生的一种化学腐蚀。
汽水腐蚀是过热器管的主要腐蚀形式，在蒸发管中当发生汽水分层或循环停滞时也会发生，其特征是均匀腐蚀。
过热蒸汽在450℃时，可直接与铁发生下列反应：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑当温度为570℃以上时，其反应生成物为Fe2O3：Fe+H2O→FeO+H2↑2FeO+H2O→Fe2O3↑防止汽水腐蚀的方法有：消除倾斜角度较小的蒸发段，确保水循环正常，对于热温度较高的过热器，应采用耐热、耐腐蚀性能较好的合金钢管等。
2.2碱腐蚀碱腐蚀是通过强碱的化学作用，使管内壁面的Fe3O4保护膜遭到破坏，而后使金属基体遭到进一步氧化的一种化学腐蚀。
例如对于苛性碱(NaOH)，它通过如下反应：4NaOH+Fe3O4→2NaFeO2+Na3FeO2+2H2O使Fe3O4保护膜遭到破坏，露出的铁直接与NaOH发生如下反应，使金属表面不断腐蚀：Fe+2NaOH→Na2Fe3O4+H2↑炉水的酸碱性应添加HCL和NaOH来调节的，当pH值保持在10~11时，铁的腐蚀速率变得很小。
重整加热炉余热锅炉炉管腐蚀原因分析
C r5M o C r5M o 10 号 10 号
<114×6×5680 光管 48 (4) <114×6×5758 光管 74 (2) <114×6×5820 翅片管 96 (8) <114×6×5680 翅片管 48 (4)
表 2 腐蚀产物分析数据
%
灼烧减量 酸不溶物
105℃ 950℃
腐蚀与防护
石油化工设备技术, 1998, 19 (6) ·51· Petro2Chem ica l Equ ipm en t T echno logy
重整加热炉余热锅炉炉管腐蚀原因分析
杨伙成
福建炼化公司设计院 泉州 362100
摘 要 针对催化重整加热炉余热锅炉炉管发生的严重腐蚀和穿孔, 通过检测腐蚀产物和燃料气成分, 分析导致炉管腐蚀的主要原因为高温硫化物腐蚀 (主要表现为硫酸露点腐蚀及 S, SO 2, H 2S 腐蚀) 和高温氧 化, 并提出了防范措施及建议。
此外, 高温烟气中的 CO 2, CO 也会对碳钢直接 产生腐蚀作用。 事实上, 高温烟气的成分比较复杂, 而且还随着原油品种和操作条件 (如过剩空气量) 的 变动而变化, 这些气体以不同组成比例混合作用于 不同温度区域的炉管上, 与金属及其次生腐蚀产物 进行着多元的化学反应, 对腐蚀的形成和发展比单 一气体要复杂得多, 对设备的破坏作用也比单一气 体所造成的更强。
b. 提高炉管材质的耐蚀等级。 目前蒸发段、省 煤器段炉管材质一般为 10 号钢, 实践证明, 它不耐 高温硫化物腐蚀, 尤其是蒸发段。由于所炼原油品种 多、变化快, 原油硫含量变化幅度大, 直接影响低压 瓦斯气中的硫化物含量, 因此有必要提高蒸发段及 省 煤 器 段 炉 管 的 材 质 等 级, 如 采 用 低 C r2M o 钢 (1C r2015M o、甚至 C r5M o 钢)。 目前耐硫酸露点腐 蚀用钢大多含有 Cu 的成分, 由于低压瓦斯气中含 有少量的N H 3, 可能对铜合金有不利的影响。因此, 在考虑采用前, 应先做现场试验。对于水保护段和过 热段, 则可考虑使用 C r9M o 钢或渗铝钢。
加热炉腐蚀及防护
浅谈加热炉腐蚀及防护措施摘要：加热炉是炼油厂的重要设备，它的长周期正常运行关系到炼油厂的连续安全生产。
通过对加热炉炉管、炉体、炉内件等腐蚀失效问题的探讨和分析，提出相应的防护措施。
关键词：加热炉腐蚀随着国内原油性质的劣化，进口含硫原油的增加以及加工深度的提高，炼油装置的腐蚀问题已日益突出。
为了保证装置的长周期安全运转，加热炉作为一个工作条件比较苛刻的重要设备，其腐蚀失效问题不容小视。
1 加热炉腐蚀概况加热炉腐蚀主要包括燃料燃烧产生的烟气对炉管外壁及炉内件的氧化及炉管内被加热介质对管路系统的冲蚀、渗碳、硫化、氢损伤、烟气的露点腐蚀和开停工等不稳定工况所引起的热冲击等。
2 炉管及炉内件腐蚀及解决措施2.1 高温氧化高温氧化主要发生在加热炉辐射室内。
由于该处温度较高，在高温条件及炉内含氧气氛中不可避免地要发生氧化腐蚀。
尤其是近火焰处的炉管，氧化尤为严重。
迎火面、背火面的氧化速度不同，迎火面的氧化皮厚且疏松，层层剥落，表层有网状裂纹；而背火面的氧化皮薄且致密。
氧化皮的主要成分是FeO和Fe3O4。
炉膛温度过高、温差过大、火焰舔管、局部过热、管内结焦，都会导致正常情况下或非正常情况下的氧化。
另外，炉管温度过高也导致了金相组织发生变化，大部分珠光体球化，原来存在于珠光体内的细片状渗碳体成了球状，这些弥散的碳化物聚集长大、迁徙，并有新的碳化物从晶粒中析出。
随着温度的升高和时间的延长，这些变化更加明显。
同时晶界上的空穴和缺陷给碳化物沿晶界扩散和聚集提供了条件。
在高温下使用长时间后，原有的或新析出的弥散碳化物变成了大颗粒的碳化物，并向晶界聚集，特别是在晶界处，甚至形成多角状、链状，造成晶内形成大块状的铁素体。
由此，将削弱材料的高温强度，特别是冲击韧性值大大降低，材料变脆。
防止或减轻高温氧化应从材料的选择、运行期间的规范操作上加以考虑。
对于旧装置检修中需要更换的炉管，从减少投资的角度考虑，可以对一些稍低等级的材料加以表面合金化处理，但必须控制好处理的质量。
焦化装置加热炉炉管弯头冲刷腐蚀失效分析
焦化装置加热炉炉管弯头冲刷腐蚀失效分析梁天霖(中国石化茂名分公司炼油分部，广东茂名 525000)[摘要]某焦化装置的加热炉炉管弯头在设备检修时被发现发生了较严重的冲刷腐蚀失效。
利用检测设备对炉管弯头进行材质化学成分分析、显微组织分析、弯头表面及其附着物分析，并分析其腐蚀机理，结果表明：炉管弯头材质中铬的严重偏析、渣油中的固相颗粒以及较高的H2S含量是导致炉管弯头失效的主要原因。
[关键词]炉管弯头；加热炉；冲刷腐蚀；显微组织；失效分析[中图分类号]TH [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2014)13-0242-02Erosion-corrosion Failure Analysis for Tue Elbow of Heating Furnace of theCoking PlantLang Tianlin(Refinery Dep of MPCC, Maoming 525000, China)Abstract: In examination of equipment, it was found that severe erosion-corrosion failure occurred on the tube elbow of heating furnace of the coking plant. The chemical composition and metallurgical structure of material, the surface and attachments of the tube elbow were analyzed by using inspection equipment, and the corrosion mechanism was also discussed. It was shown that chrome segregation, existence of solid particles in the residue and high content of H2S caused thefailure.Keywords: tube elbow；heating furnace；erosion-corrosion；microstructure；failure analysis加热炉的弯头不仅能改变管线的方向，还可以提高管路柔性，缓解管道振动和约束力，并对热膨胀起补偿作用，因此弯头是受压管道中很重要的部件，但其受力较大,是管道中的薄弱部位。
焦化加热炉炉管失效分析
焦化炉是某炼油厂焦化装置主要设备， 我国炼油厂早期 的铂重整、 加氢精制和热裂化装置中的高温临氢工艺管线， 普
ｎ ｃａｉ ａ ｄｍ ｅｈ ｎ ｓ ｐ ｒｏｍ ａ ｃ ．Ｂ ｃ ｕｅ ｏ ｈ ｒｏ ｉｎ ｃ ｕｅ ｕ ｅ ｉｖ ｌ ａｉｎ ｆ ａｌ ｍ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｅａ ｓ ｆｔ ｅ ｃ ｓ ｏ ａ ｓｄ ｔ ｂ ｎ ａｉ ｔ ｉｌ ｙ．Ａｔｌｓ ，ｈ ｒｖ ｎ ｉｅ ｏ ｄ ｏ ｎ ａｔ ｔｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｓ ｖ ｗｅｅａｓ ｕ ｏｗａ ｄ ｒ ｏｐ ｔ ｒ ｒ ． ｌ ｆ
进行了分析， 结果表明， 尽管加热炉管用材是抗腐蚀性能和高温机械性能均良 好的 Ｃ５ 钢 ， ｒ Ｍｏ 但由于炉膛操作温度过高， 且燃 料 中含硫 ， 炉管不但 发生高温氧化腐蚀 ， 生硫 化腐蚀 ， 还发 使破坏加速 ， 最终导致 炉管失效。提出 了预 防措施 。
关 键词 ：加热炉； 氧化腐蚀； 硫化腐蚀； 失效分析
ｂ ｉ ｉｈ ｒｔ ａ ｈ ｕ ｔｂ ｅ ｈ ｕ ｈ ｒｈ ｔｎ ｕ ｅ ｒ ｄ ｙＣｒ Ｍ ｏ ｓｅ ｌ ｅ ｇ ｎ ｈ ｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅｓ ｉ ｌ．ｔｏ ｇ ｅ ｅ ｉ ｔｂ ｗｅｅｍａ ｅｂ ５ ｔｅ ｗｈｃ ａ ｏ ｄ ａ ｔ ｒｏ ｉｎ ａ ａ ｇ ｓ ｉ ｈ ｓｇ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｈ ｏ ｃ
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２ ０ 年 ３ 卷第 １ ０６ ４ 期
广州化工
・６ ・ ５
焦化加热炉炉管失效 分析木
汪海军 ， 胡小芳
加热炉腐蚀原因分析
加热炉腐蚀原因分析作者：纪雨潇来源：《中国科技博览》2018年第16期[摘要]加热炉运行周期较长设备老化严重，致使加热炉损坏的安全事故频发，造成生产成本提高的同时潜在的设备危害对生产和人身安全形成重大的威胁。
本文对加热炉腐蚀情况进行分析测试，分析了腐蚀损坏的原因和机理，并提出几点针对性建议。
[关键词]加热炉；腐蚀；结垢；热效率；力学性能中图分类号：S317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0358-01加热炉是石油行业中使用广泛的加热设备之一。
目前，我国油田中加热炉运行时间较长，环境恶劣，设备老化严重，致使加热炉损坏的安全事故频发，造成生产成本提高的同时潜在的设备危害对生产和人身安全形成重大的威胁。
本文对加热炉腐蚀损坏的原因和机理进行了分析，并提出几点针对性建议。
1.加热炉腐蚀分析测试结果1.1 污水成分分析水质本身含有大量盐离子，加热炉运行过程中使得水质中的碳酸氢根离子逐渐转化为碳酸根离子，水质本身又含有的硫酸根离子，与水中的钙离子、镁离子发生反应生成酸盐垢和硫酸盐垢，造成水质的pH值和碱度不断升高。
加热炉表面沉积盐垢后，极易造成盐垢表面下的腐蚀。
1.2 烟管中凝液的成分烟管冷凝液中硫酸根离子的含量较高，pH值较低，最低到2.7，烟管冷凝液呈弱酸性，造成这种现象的主要原因是由于加热炉管气中含有二氧化硫和三氧化硫等硫化物，与极高含量的水蒸气生成硫酸，当烟管气温度降至硫酸沸点以下时，硫酸液附着在烟管表面。
1.3 炉管腐蚀及结垢产物的X-射线衍射利用X-射线衍射仪分析测试加热炉的外壁和内壁腐蚀和结垢产物，结果表明：外壁表面结垢现象严重，结垢产物主要是碳酸钙物质，也包含有硫酸盐物质。
加热炉内壁出现严重的管壁腐蚀，主要是硫酸铁、氧化铁和碳酸铁等化合物。
1.4 炉管腐蚀及结垢产物的扫描电镜加热炉炉管内表面扫描电镜图显示加热炉内表面腐蚀产物分布宽松粗大，而加热炉外壁结垢产物细密，内外壁均存在点腐蚀，造成这种现象的主要原因是由于内壁产生的铁腐蚀物与炉管接触不紧密，而外壁的结垢产物仅仅与炉壁结合。
锅炉管道腐蚀的原因分析和建议
锅炉管道腐蚀的原因分析和建议锅炉管道腐蚀的原因、分析及建议×××（××××××××××发电有限责任公司×××××× 044602）摘要：四管爆漏是火力发电厂中常见、多发性故障，而管道的腐蚀常常中四管泄漏的重要原因。
大部分管道腐蚀的初始阶段，其泄漏量和范围都不大，对于故障的部位不好确定和判断。
一般要经过几天或更长时间泄漏程度才会逐渐增大，发展成为破坏性泄漏或爆管，严重威胁着火力发电厂的安全稳定运行，故本文对锅炉四管腐蚀的原因进行了分析并根据相应的原因提出了一些建议。
关键词：腐蚀、硫化物、氯化物0 前言腐蚀是火力发电厂中常见的故障。
腐蚀的初始阶段，没有明显的现象或其泄漏量和范围都小，对于故障的部位不好确定和判断。
一般要经过几天或更长时间泄漏程度才会逐渐增大，同时局部的泄漏会冲刷周围邻近的管壁，造成连锁性破坏，危及到整个锅炉运行的安全。
1．腐蚀的原因广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。
狭义的腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。
1．1管内壁腐蚀：也称水汽侧腐蚀。
1．1．1溶解氧腐蚀。
1．1．2垢下腐蚀。
1．1．3碱腐蚀1．1．4氢损伤。
1．1．5铜氨化合物腐蚀。
1．2烟气侧腐蚀。
1．2．1高温腐蚀。
1．2．2低温腐蚀。
1．3应力腐蚀，也称冲蚀。
指管道受到腐蚀和拉（压）应力的综合效应。
3．设备发生腐蚀的理论原因分析3．1管内壁腐蚀3．1．1溶解氧腐蚀由于Fe与O2、CO2之间存在电位差，形成无数个微小的腐蚀电池，Fe是电池中的阳极，溶解氧起阴极去极化作用，Fe比O2等的电位低而遭到腐蚀。
当pH值小于4或在强碱环境中，腐蚀加重，pH值介于4~13之间，金属表面形成致密的保护膜（氢氧化物），腐蚀速度减慢。
焦化装置设备及管道腐蚀检查方案
焦化装置设备及管道腐蚀检查方案一、前言在焦化过程中，装置和管道的腐蚀是常见的问题，如果不及时的进行检查，不仅会直接影响生产效益，还会引发安全事故，严重的还会导致设备和管道的报废，造成严重的经济损失。
因此，建立合理的检查方案和加强设备和管道的维护和保养是非常必要的。
二、焦化装置设备及管道腐蚀的原因1、介质：焦化中介质主要是燃料、油品、水、空气等，其中酸性物质、氧化性物质、水分和杂质都会对设备和管道的腐蚀产生重要影响。
2、焦化工艺过程：制备过程中，设备和管道接触热力、化学等强烈的作用力，使其表面发生硫化、腐蚀等影响物理化学反应的变化。
3、阻流方式：石油和煤焦油的管道运输中，由于管道的结构和并联、分支、变径以及弯头等管件都会阻碍流体的输送，使导管中的液体发生滞留和附着，导致石油造成管壁肉耗和减弱防腐能力，同时还会令石油发生化学反应。
三、焦化装置设备及管道腐蚀检查方案1、定期检查设备和管道为保证设备和管道的正常使用，需要制定一份详细的检查方案，制定检查周期、检查内容，并且在每次检查前要对检查方案进行审核和修订。
检查内容包括：（1）检查设备和管道出现的异常情况和损坏程度；（2）检查设备和管道的支撑和固定情况，防止变形和晃动；（3）检查设备表面的状况，包括是否有硫化物附着于表面等；（4）检查管道内部是否有焦油残渣、污物、垃圾等杂质；（5）检查设备和管道的腐蚀程度，如发现腐蚀现象，要及时做好维修和防止再次腐蚀。
2、加强维护和保养并有计划地进行清洗（1）焦化设备和管道的维修和保养工作至关重要，要及时处理设备和管道的故障部位，以及提前预防设备和管道的故障发生。
（2）针对维护保养对象不同的设备和管道，要制定不同的清洗方案，利用机械或化学方式清除管壁焦炭物质。
（3）加强对阀门和泵的保养，如定期更换阀门和泵的密封件等。
（4）强化管道系统的维护，如定期对设备和管道进行保养、清洗和加油等。
3、加强安全检查和防护在检查方案中，需要加强设备和管道的安全检查，包括为设备和管道进行安全措施的设计、安装、使用和维护，并对设备和管道进行防护。
热处理炉辐射管失效分析
热处理炉辐射管失效分析一、1#炉辐射管失效分析本次停1#炉检修过程中，共计拆卸辐射管43根，其中上部辐射管33根，下部辐射管10根。
1、上部辐射管与吊挂位置对辐射管的影响1）正常时辐射管与吊挂位置示意图见图1.图1 正常时辐射管与吊挂位置示意图2）加热过程中辐射管与吊挂受力以及变形趋势分析图2 加热过程中辐射管与吊挂受力图示烧嘴打火加热时，吊挂、辐射管都将发生热膨胀，其中辐射管将发生水平方向的膨胀变形，而吊挂则发生垂直方向的变形。
如果吊挂安装位置不当，即吊挂1安装过低、吊挂2安装过高，当辐射管、吊挂发生热膨胀后，吊挂1与辐射管脱离，吊挂2与辐射管头部紧密接触，相当于仅辐射管头部接触吊挂，辐射管本身悬空；随着时间的推移，悬空的辐射管在重力作用下有向下垂的趋势，而这种趋势受制于头部的吊挂，造成辐射管头弯曲。
3）辐射管头弯曲后，如果热处理炉降温，降温后的示意图图3 降温时的受力图若热处理炉工艺降温进行回火，辐射管、吊架受力图见图3。
在冷却过程中，吊挂1、吊挂2产生垂直向上的收缩，辐射管则产生水平方向的收缩，这样辐射管1托起辐射管，由于辐射管头已经弯曲，造成辐射管头与吊挂2分离，使吊挂1右侧的辐射管形成事实上的悬空，吊挂1对辐射管产生向上的力，这个力造成辐射管变形，变形后的辐射管挤压内管造成内管破碎，见图4.：图4 辐射管内管破损示意图内管破碎后，火焰、废气从此直接加热辐射管，造成辐射管出现进一步的损坏。
4）结论综合上述分析，我们认为造成1#炉辐射管大面积损坏的原因是：由于部分辐射管吊挂安装不当，在加热过程中辐射管头弯曲，在冷却过程中辐射管收到吊挂1的积压，内管破碎，火焰直接接触辐射管造成辐射管的进一步变形损坏。
从现场看，上部77个辐射管中损坏33个，分布在5、7、9、11、13加热段；几乎所有损坏的辐射管的吊挂1对应的内管都已损坏，与上述分析相吻合。
2、下部辐射管下部辐射管损坏较少，每个损坏的辐射管都有7个内管破损（共12个），主要原因就是内管先破损，造成辐射管进一步损坏。
锅炉管失效分析与寿命评估
1.6 锅炉管失效的主要分析方法
锅炉管失效的主要分析方法是金相分析方法，先是从 锅炉上取下失效管段，进行初步检查并收集背景资料， 然后进行试验室分析。必要时在有条件的情况下也可 进行断口的扫描电镜分析及垢样的能谱分析。
1.6 锅炉管失效的主要分析方法（1）
—— 取样
为使试验室分析取得最多信息，应在取样时尽可能保 持现场状态。注意不应清理任何灰或火侧沉积物，因 为分析这些沉积物常常可能找出与失效有关的信息。
取样范围根据分析的要求有所不同，一般应考虑包括： 原始管样：最好是与失效管同一批生产的管样； 运行样品：使用状态相似或不同，尚未失效的运行样
品或维修更换样品； 以往失效样品：历史上曾发生过的类似失效； 当前失效管样：失效开裂、爆漏的失效样品。
1.6 锅炉管失效的主要分析方法（2）
1.5 过热器和再热器的特点（1）
过热器和再热器的作用是将饱和蒸汽加热成具有较高温度的过热蒸汽， 再送往汽轮机做功。由于过热器内流动的蒸汽温度较高，其传热性能 则降低。由于各段过热器过热蒸汽温度不同，烟气温度不同和受热条 件不同，过热器管壁金属温度与过热蒸汽温度之间的差值不同，一般 过热器管的金属壁温较过热蒸汽温度高20～100℃。
大多数水冷壁和省煤器管是用普通碳钢（SA210、SA192）制造的， 少数使用了低Cr铁素体钢（SA213T11、15CrMo），在欧洲，对下 部水冷壁的高热负荷区域常使用低合金钢（T11）。在中国，大多数 使用20g材料。
1.5 水冷壁和省煤器的特点（2）
在一定锅炉压力下，水冷壁管和省煤器管的使用温度最高至蒸汽饱和 温度，大多数情况下金属设计温度不会超过400℃，由于这一温度下 的管材处于弹性变形范围（不在蠕变范围内），因而管子原始设计具 有无限寿命。
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最新整理焦化加热炉辐射炉管腐蚀失效分析
应用扫描电子显微镜、能谱分折以及X射线衍射仪对焦化加热炉辐射炉管的高温腐蚀产物外貌特征，腐蚀物成分以及物相进行了分析，结果表明，于炉膛操作温度过高，且燃料中含硫，Cr5Mo炉管不但发生高温氧化腐蚀，还发生高温硫腐蚀，使加热炉辐射炉管破坏加巨，最终导致炉管失效，同时提出了预防措施。
Cr5Mo钢具有良好的抗腐蚀性能和适中的高温机械性能，是石油化工设备常用的金属材料。
玉门油田炼化总厂焦化车间使用这种材料制成的焦化加热炉辐射炉管投入后，20xx年至20xx年在短短3年中却发生了严重的腐蚀，其中20xx 年大检修针对辐射炉管腐蚀严重的15根炉管进行更换，20xx年大检修炉管腐蚀严重的12根炉管进行更换，表面腐蚀产物一层层剥落。
有些部位严重减薄。
本研究工作针对这一现象，对辐射炉管使用环境及其腐蚀产物的形貌、成分、物相进行分析，旨在找出腐蚀失效的原因及改进措施。
腐蚀产物检测
高温腐蚀产物外貌特征宏观可见，腐蚀产物极易呈片状剥落，片状物大小不一，新剥落的腐蚀片，外表呈暗红色凹凸不平，内表面呈光滑沥青状，观察腐蚀片的截面，有层状结构。
扫描电子显微镜形貌观察，用扫描电子显微镜观察片状腐蚀产物的截面。
上部为腐蚀片的外层，此部位的腐蚀物组织疏松不连续；下部是腐蚀片的内层，即靠近基体的部位，此处的组织相对细密；内外层之间有一中间层，此层组织的紧密程度介于内外层之间，在外层与中间层交界处，中间层与内层交界处，分别观察到断断续续的裂纹。
利用扫描电子显微镜分析可以更宏观
判断焦化加热炉辐射炉管腐蚀产物组织结构，焦化加热炉辐射炉管外壁温度为742℃左右，超过了Cr5Mo钢的适宜温度，故发生高温氧化腐蚀。
长期超温运行所造成损伤的程度依次为氧化、渗碳及组织变化；壁厚减薄程度是评价管能否继续使用的首要依据。
能谱分析，对剥落片截面进行扫描电镜的能谱分析，在截面的不同部位均可检测出Fe、S、Na、Cr、Si、Mg等元素．不同部位其元素的相对质量不相同。
从外层到内层，硫化物的含量逐渐依次递减，S含量 33.34％下降到9％再减为2.5％。
在内表面呈光滑沥青状的部位测定Fe、C、S3种元素的质量百分含量分别是32.13％、0.16％和1.60％。
于燃烧高压瓦斯气，燃烧产物使炉内硫化氢分压变高，还发硫化氯腐蚀，且硫化速度比氧化速度要大几数量级，所以Cr5Mo 辐射炉管在短时间内出现严重腐蚀，随着腐蚀进行，辐射蚀产物变厚，腐蚀膜的内应增大，特别是硫化物生长产生的应力比氧化物生长产生的应力大许多，在应力作用下，腐蚀呈层状剥落的形式。
X射线衍射物相分析。
剥落片的X射线衍射物相分析表明，片的主要物相是Fe304、Fe203、FeS2。
从X射线衍射物相分析表明：降低燃料气中的硫化物是提高加热炉炉管使用寿命的关键因素。
腐蚀类型及原因分析
对焦化加热炉工作条件进行测定，管内的渣油入口温度370℃，出口温度变为491±1℃，炉膛温度约742℃。
炉膛燃烧的高压瓦斯，高压瓦斯内含多种形式的硫化物。
综合以上检测结果，可以知道剥落的片状物，包括内表面呈光滑沥青状的部位都炉管腐蚀的产物，而不是燃烧的垢物，腐蚀物的物相基本是氯化物和硫化物，炉管发生了高温氧腐蚀和硫腐蚀。
炉管发生腐蚀的原因有二：一是操作温度过高。
根据现场测定，炉膛温度达到了700℃以上甚至有的部位达到800℃．而Cr5Mo钢适宜温度为650℃以下。
材料在高温工作中造成严重的氧腐蚀。
二是燃料高压瓦斯气含硫、硫醇、硫化物、硫化氢等物质，各种硫化物特别是硫化氢对钢村的腐蚀性比氧的腐蚀性更强。
如下表1为焦化加热炉烟气含量表：
焦化加热炉主要烟气成分含量表
烟气成分
O2
CO
NO
NO2
NOx
SO2
H2S
CO2
含量mg/kg
8.09
xxx2
4。