加氢隔膜密封盘换热器腐蚀失效分析与建议

反 应 系统高 压换 热器 是加氢 装置 的关 键核 心
内压 及 高温 时 ， 密 封 盘 可 以 随端 盖 一 起 发 生轻 微
变形 ， 从 而避 免产 生较 大 应 力 … 。该 换 热 器管 程
设备 ， 由于 其高 温 、 高压和ｌ 临氢 等 苛刻 工 况 ， 历 来
引起人 们 的 高 度 重 视 。其 中 螺 纹 锁 紧 环 式 换 热 器、 隔膜 密封 盘式 换热 器及 ｎ 密封 环式 换 热 器均 以其操 作周 期长 、 密封 性 能 可 靠 等优 点 被 广 泛 应 用 在加 氢装 置 中 。隔膜 密 封盘式 高压 换热 器 以其
该 换热 器壳体 材质 为 １ ２ Ｃ ｒ ２ Ｍ ｏ ｌ ， 管束 材 质 为
超级 双 相不锈 钢 ２ ５ ０ ７ ， 隔 膜 密封 盘 材质 为 奥 氏体 不锈 钢 ３ １ ６ Ｌ 。３ １ ６ Ｌ以其 优 异 的耐 蚀 性 广 泛 应用 于石 油 化工装 置 中 ， 其 含有 的 Ｎ ｉ 使其 在室 温 下也 能 保持 单相 奥 氏体 组织 ， 从 而避 免 电极 电 位 不 同
加 氢 隔 膜 密 封 盘 换 热 器 腐 蚀 失 效 分 析 与 建 议
时 丕斌 ， 徐 剑
（ 中国石油天然气股份有 限公 司辽河石化分公 司， 辽宁 盘锦 １ ２ ４ ０ ２ ２ ）
摘要 ： 用宏 观 检 验 、 能谱 分析 、 金 相 分 析 和 化 学 分 析 等 手 段 对 加 氢 装 置 隔膜 密 封 盘 式 换 热 器 密 封 盘 腐蚀 开 裂进 行 了分析 。 结 果表 明 ， ３ １ ６ Ｌ不锈 铜 换 热 器 隔膜 密封 盘 的 腐蚀 失效 主要 由环 境 介 质 中氯 离子 含 量过 高及 残 余 应 力 所 引起 。提 出 了改进 意 见 及措 施 。 关键词 ： 隔膜密封盘 应力腐蚀开裂 氯 离 子
证 了钝 化膜 的致 密稳定性 ｊ 。
隔 膜 密封 盘 式高 压换 热 器结 构 见 图 １ 。隔膜
密封 盘是一个 直 径稍 大 于换热 器 管箱 内径 的 金属
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ ， １ ０ ． １ ８ ； 修改稿收到 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ — １ ０ 。
薄 圆盘 ， 它 的边缘 和 中间部位 稍厚 ， 厚度约 １ ５ ｍ ｎ ｌ ； 作者简介 ： 时丕斌 （ １ ９ ８ ６ ． ） ， 工程师 ， 学 士学位 ， ２ ０ ０ ９年 ７月毕 中间 的一 个环形 区域 较薄 ， 厚度 约 ５ ｍｍ。这样 的 业于辽宁石油化工大学 ， 主要 从事炼 油设备技 术管理 与维护 结 构使 隔膜 密封 盘 具 备 一 定 的 弹性 ， 当设 备 承 受 工 作 。 Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ３ ９ ６ ９ ５ ３ ９ ２ ２ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ
介质 为热 高 分 气 ， 其工作压力约 １ １ ＭＰ ａ ， 介 质 入
口温度 约 ２ ３ ０ ｃ ｃ， 出 口温 度 约 １ ４ ０ ｃ （ ＝ ； 壳 程介 质 为
新 氢及循 环 氢 的混 合 氢 气 ， 其 工作压 力约 １ ２ ． ５
ＭＰ ａ ， 介质人 口温度约 ６ ０℃ ， 出 口温 度 约 １ ２ ０ ｃ Ｉ ＝ 。
结 构简 单 、 密封 可靠 和制 造 方 便 等优 点 获 得 了广
泛 应用 。但 是 ， 伴 随优 质原 油资 源 的 日益 紧张 ， 加
换热 器 管程入 口设 有 注水 点 ， 入 口管 路 注 水 量 约
６ ｔ ／ｈ
氢 原料 不断 劣化 ， 导致 反 应 系 统 低温 部 位 结 盐 腐
１ 腐蚀 泄漏 概 况
图 １ 隔膜 密 封 式 换 热 器 结 构
ｌ 一平盖封头 ； ２ 一 管 程 人 口接 管 ； ３ 一管板螺栓 ； ４ 一管板 ； ５ 一 壳 程
出口接管 ； ６ 一 壳体； ７ 一管束 ； ８ 一支座 ； ９ 一壳程入 口接管 ； ｌ Ｏ 一管
板垫片 ； ｌ ｌ 一 分程 箱 ； ｌ ２ 一 管 程 出 口接 管
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２ 腐蚀泄 漏原 因分 析
介 质侧 ， 且 由介质侧 表面 向外壁 开裂 。
先后 采取 了宏 观检 查 、 沉 积物组 成分 析 、 能 谱 及 金相分 析 和化学分 析等 手段 来探究 隔膜 密封 盘
失效 泄漏 原 冈。
隔膜 密封 盘拆 除 后 ， 发 现换测 裂 纹 有 轻 微 树 状 分 叉 现 象 。 换热 器拆 检 过程 中 ， 发现 管 箱 内部有 明显 的结 晶
物 沉积 。
而 引起 的局部 腐蚀 微 电池 ， 提高耐 均匀 腐蚀 性能 。 同时 ， ３ １ ６ Ｌ中的 ｃ ｒ 含 量高 以及 一定 含量 的 Ｍｏ 保
该 换热 器两 次 泄 漏停 产 事 故 中 ， 泄 漏 部 位 均
在 隔膜 密封 盘上 部 。首次 泄漏点 位 于隔膜 密封 盘 本 体正 上方 距 离 边 缘 约 １ ５ ０ ｍ ｍ处 ， 裂 纹 呈 水 平 方向， 最 大长 度 约 ６ ０ ｍｍ； 第二次 泄漏 点位 于 隔膜 密 封盘 正上 方焊 缝处 ， 裂纹 沿焊 肉方 向发 展 ， 裂纹
在 大量 的结 晶物 ， 见图３ 。结 晶 物 主要 沉 积 在 两
大 区域 ， 其一 是半 圆形 分程 箱 与 管 箱 内壁 形成 的
蚀严 重 ， 国内 已多 次发 生 隔 膜 密 封盘 换 热 器 泄 漏 停 产事 故 。 某 石化 企业 柴 油 加 氢 裂化 装 置 热 高 分 气／ 混
合 氢换 热器 属隔 膜 密 封 盘式 高压 换 热 器 ， 装置 自
建 成投 产 ３ ａ以来 ， 该 换 热 器 曾先 后 两 次 发 生 隔 膜 密封 盘泄漏 事 故 ， 严 重 制 约 装 置长 周 期 平 稳 运 行， 并带 来安 全 隐患 。