加氫裝置換熱器泄漏失效的原因及對策研究

董春玲

（中國石油大慶煉化公司，黑龍江大慶 163411）

加氫裝置換熱器泄漏失效的原因及對策研究

董春玲

（中國石油大慶煉化公司，黑龍江大慶 163411）

換熱器是一種常見的化工設(shè)備，其主要應(yīng)用于化工廠，作為重要的化工設(shè)備，其主要的功能在于幫助熱量從熱流體中傳遞到冷流體中。分析加氫裝置換熱器的工作原理可知，作為加氫裂化裝置中的重要組成，化工廠中加氫裝置換熱器長時間處在高溫高壓下，或者處在臨氫等十分惡劣的環(huán)境下，設(shè)備的材料需要經(jīng)受住高溫和強腐蝕，同時加氫裝置換熱器還需具備綜合的機械性能和回火的脆度。除此之外，加氫裝置換熱器內(nèi)部的介質(zhì)多屬于易燃易爆物，一旦設(shè)備在運行中發(fā)生泄漏的情況，后果不堪設(shè)想，對企業(yè)造成巨大損失，因此分析加氫裝置換熱器泄漏失效的原因及對策具有現(xiàn)實意義。

加氫裝置；換熱器；泄露失效

1 加氫裝置換熱器泄漏失效的原因分析

1.1 腐蝕破壞

腐蝕破壞形式多樣，例如，氫腐蝕、高溫硫化氫腐蝕、氫脆、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕等，腐蝕常見于溫差應(yīng)力大的地點，例如，焊接處、管路彎曲處等，常見的腐蝕破壞是氫腐蝕和應(yīng)力腐蝕兩種。氫腐蝕出現(xiàn)在高溫高壓的環(huán)境下，氫分子由于分解形成氫原子或者氫離子，通過晶格、晶界的擴散進(jìn)入到金屬材料組成中，與其中狀態(tài)不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氣體甲烷，隨著氣體的增多，提升了局部壓力，導(dǎo)致晶界變寬，裂紋產(chǎn)生，對加氫裝置換熱器剛強度和韌性造成破壞[1]。

應(yīng)力腐蝕主要是金屬材料基于靜拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的影響，其表現(xiàn)的氧化膜受到損傷，產(chǎn)生陽極和陰極，陽極處金屬被溶解，對破壞的內(nèi)容造成腐蝕，在拉應(yīng)力的作用下，損壞的地方成為裂紋，面積不斷拓展，最終導(dǎo)致加氫裝置換熱器斷裂。

1.2 結(jié)晶結(jié)垢

結(jié)晶結(jié)垢主要指化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢，介質(zhì)和加氫裂化中產(chǎn)生的氯化氫發(fā)生反應(yīng)，生成氯化銨，溫度低的時候氯化銨在內(nèi)壁結(jié)晶并附著，導(dǎo)致加氫裝置換熱器失效，降低了傳熱系數(shù)，對系統(tǒng)壓降造成影響，增加系統(tǒng)能耗，甚至?xí)l(fā)爆炸。

1.3 密封泄漏

密封泄漏包含內(nèi)泄漏和外泄漏兩種，其中常見的泄漏形式是內(nèi)泄漏，內(nèi)泄漏的產(chǎn)生原因在于腐蝕或者焊接質(zhì)量差等問題導(dǎo)致?lián)Q熱管和固定板之間的鏈接發(fā)生破壞造成密封泄漏失效。內(nèi)泄漏常見于換熱器的內(nèi)部，檢測難度大，負(fù)面影響很大。

2 加氫裝置換熱器泄漏失效的對策

2.1 腐蝕破壞解決措施

針對氫腐蝕的現(xiàn)象可以使用奧氏體不銹鋼來避免失效，原因在于奧氏體不銹鋼表面不利于氫的擴散，同時能顯著降低合金中的氫分壓。

應(yīng)力腐蝕的解決方式需首先將介質(zhì)中的硫去除，利用改變操作具體環(huán)境和操作條件的方式來減少硫酸的含量，避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕。除此以外，還可以通過熱處理的方式減少焊接或者冷加工的應(yīng)力，對其穩(wěn)定處理和固溶處理時候采用超低碳不銹鋼，由此能夠顯著減少應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。

2.2 結(jié)晶結(jié)垢解決措施

針對氯化物結(jié)垢的處理，需通過機械清理、化學(xué)清理或者超聲波除垢等方式來完成，機械清洗較多采用噴射清洗或者管內(nèi)插入物清洗的方式來完成，該種清洗方式操作方便，清洗過程需要將設(shè)備拆除，會造成機械損傷?；瘜W(xué)清洗的方式不具有機械清洗的弱點，清洗的全面性更強，但是清洗的要求更高，在清洗劑選擇和清洗劑配置上過于麻煩。超聲波除垢的方式是一種先進(jìn)形式，當(dāng)前超聲波除垢已經(jīng)應(yīng)用在石油企業(yè)和化工企業(yè)中，但超聲波除垢技術(shù)的發(fā)展還不夠成熟。對加氫裝置換熱器實施定期的檢查和維修，能有效避免其產(chǎn)生結(jié)垢情況，有效提升機器的運行壽命。

硫化銨和氯化銨很容易溶于水，因此可以通過注水的形式將其去除，除此之外還可以通過加快原油介質(zhì)流動的方式來減緩加氫換熱設(shè)備的高溫結(jié)垢，設(shè)備內(nèi)部可以配備翅片或者折流板等設(shè)備來強化對污垢的沖刷和去除，或者使用阻垢劑來避免產(chǎn)生結(jié)晶結(jié)垢[2]。

2.3 密封泄漏解決措施

加氫裝置換熱器需要經(jīng)過長時間來完成緩慢泄壓、恒溫解氫和熱氫帶油等步驟，間隙中通過氫氣的聚集來完成氣體的反方向滲透，當(dāng)設(shè)備處在緊急泄壓或者緊急降溫的狀況下，焊縫的間隙由于氫分壓的產(chǎn)生導(dǎo)致拉應(yīng)力、不同類型的金屬材料由于氣溫的變化產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成焊縫開裂的情況，最后導(dǎo)致加氫裝置換熱器在本裝置中形成信號孔，滲透進(jìn)入的氫原子會轉(zhuǎn)換成氫氣流失，減少拉應(yīng)力的產(chǎn)生，避免加氫裝置換熱器發(fā)生泄漏[3]。在解決密封泄漏問題的時候，需要重視焊縫的質(zhì)量，強化控制施工狀況，避免溫度或者壓力的突然變化。

3 結(jié)語

我國石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭良好，加氫裝置換熱器是化工企業(yè)中完成加氫裂解的重要裝置之一，因此需要做好加氫裝置換熱器泄漏失效問題的防范和分析，尋求解決措施，提升加氫裝置換熱器的運行效率和安全性。

[1]劉文彬，李俊林，王軍，等.典型汽油加氫流程中管殼式換熱器局部腐蝕的分析研究[J].化學(xué)工程師，2016，30（1）：58-60.

Failure Causes and Countermeasures Hydrogenation Unit Heat Exchanger Leak

Dong Chun-ling

The heat exchanger is a common chemical equipment，which is mainly used in chemical plants，as an important chemical equipment，and its main function is to help transfer heat from the hot fluid to the cold fluid.Analysis hydrogenation plant heat exchanger known works，as hydrocracker important component，chemical hydrogenation apparatus heat exchanger for a long time in high temperature and pressure，or in the presence of hydrogen and other very harsh environments materials，the equipment needs to withstand high temperatures and strong corrosion，while hydrogenation plant heat exchangers need to have the crispness of comprehensive mechanical properties and tempered.In addition，the hydrogenation unit inside the heat exchanger medium multiinflammable and explosive materials within the scope of the case leaked once the equipment is running，the consequences could be disastrous，causing huge losses to the enterprise，so the analysis Hydrogenation Heat Exchanger fAILURE reason is of practical significance and countermeasures.

hydrogenation apparatus；heat exchanger

TB657.5

A

1003–6490（2016）04–0090–01

2016–04–01

董春玲（1988—），女，黑龍江安達(dá)人，助理工程師，主要研究方向為設(shè)備的腐蝕與防護(hù)。