脫戊烷塔頂后冷器泄漏實(shí)例分析

張建一 馬昕

摘要：隨著國(guó)內(nèi)連續(xù)重整裝置日趨大型化，芳烴性連續(xù)重整裝置越來(lái)越多，反應(yīng)苛刻增大。脫戊烷塔運(yùn)行問(wèn)題也較多。問(wèn)題主要集中在腐蝕和堵塞，本文通過(guò)一起脫戊烷塔頂后冷器泄漏進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防護(hù)措施

關(guān)鍵詞：脫戊烷塔;換熱器;腐蝕

1.故障經(jīng)過(guò)

2019年3月18日13：40，操作員巡檢發(fā)現(xiàn)E-207脫戊烷塔頂后冷器換熱器殼體與出口接管焊口有砂眼，微漏戊烷。

2.換熱器情況簡(jiǎn)介

脫戊烷塔頂后冷器E-207，流程上位于脫戊烷塔頂空冷器后，負(fù)責(zé)將塔頂物料進(jìn)一步冷卻后送至塔頂回流罐返塔。設(shè)備型號(hào)：BEM700-2.5-120-6/25Ti-4I，管束材質(zhì)為TA2鈦材，殼體材質(zhì)為Q345R。管程介質(zhì)為0.3MPa、30℃的海水，殼程介質(zhì)為1.0MPa、60℃的C5組分。

該換熱器原設(shè)計(jì)使用的是管束材質(zhì)為10#鋼的浮頭式換熱器，后期由于經(jīng)常發(fā)生泄漏，經(jīng)公司批準(zhǔn)，于2016年3月制造一臺(tái)管束材質(zhì)為TA2的固定管板式換熱器。2016年5月對(duì)現(xiàn)場(chǎng)換熱器進(jìn)行了更換施工。自新鈦管換熱器投用以來(lái)，管束未再發(fā)生過(guò)泄漏故障，但殼程出口接管及后續(xù)管線發(fā)生了多起故障。2016年11月28日，出口管線大小頭焊口位置發(fā)生砂眼泄漏，打卡具注膠處理。2016年12月28日，之前安裝卡具附近部位新增漏點(diǎn)，再次包套注膠。以上兩處問(wèn)題在2017年停檢期消除。2018年2月19日，殼程出口接管法蘭焊口出現(xiàn)砂眼泄漏，安裝白鋼卡具并涂抹德?？敌扪a(bǔ)劑加固，該處問(wèn)題在2018年10月裝置消缺期間消除。

3.泄漏原因分析

在2018年10月消缺更換殼程出口接管法蘭時(shí)，對(duì)接管與殼體根部焊口的內(nèi)部進(jìn)行檢查，用手觸摸能夠明顯的感覺(jué)到接管和殼體之間有縫隙，同時(shí)殼體內(nèi)部北側(cè)方向有較嚴(yán)重的斑狀腐蝕情況。當(dāng)時(shí)采用內(nèi)部涂抹德福康修補(bǔ)劑對(duì)內(nèi)部腐蝕部位進(jìn)行修補(bǔ)加固。

本次對(duì)泄漏部位進(jìn)行打磨，將外部焊肉打磨掉2/3后腐蝕空洞逐漸拓展，將該處焊肉全部打磨掉后，在焊口部位展現(xiàn)出一長(zhǎng)約15mm，寬5mm的腐蝕孔洞。通過(guò)該孔洞向內(nèi)觀察，能夠發(fā)現(xiàn)殼體本體在靠近接管焊口部位已出現(xiàn)了比較明顯的疏松狀腐蝕穿孔形態(tài)。

通過(guò)對(duì)以往幾次和本次的維修處理，得出本次泄漏是由以下幾種原因組合造成：

3.1接管和殼體的焊接質(zhì)量不高。

在2018年10月的檢修過(guò)程中，對(duì)該處焊口內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)了接管與本體間有明顯的縫隙存在，表明該處焊口在施焊之前沒(méi)有進(jìn)行合格的處理，同時(shí)在焊接過(guò)程中接管根部未滿焊，造成了縫隙的存在。

另外在本次修補(bǔ)焊接中，焊工反饋在施工過(guò)程中，遇到了幾次原焊口出現(xiàn)氣孔的情況引起跳槍，這也從側(cè)面反應(yīng)出原焊口施工質(zhì)量不高。

3.2工藝介質(zhì)存在腐蝕性產(chǎn)物。

由于冷卻介質(zhì)為脫戊烷塔頂組分，其中含有氯化銨成分，在經(jīng)過(guò)換熱器冷卻后氯化銨鹽在出口低溫部位析出，遇有潮濕環(huán)境或少量水溶解形成強(qiáng)酸性腐蝕環(huán)境，對(duì)出口殼體、接管乃至后續(xù)管線造成較嚴(yán)重腐蝕。

同時(shí)裝置于2019年2月對(duì)脫戊烷塔頂系統(tǒng)進(jìn)行了水洗，部分氯化銨鹽溶解后積存在出口接管的焊縫縫隙中，隨著水分的逐漸蒸發(fā)流失，酸性腐蝕強(qiáng)度逐步增強(qiáng)，最終將焊口部位腐蝕穿透。

3.3設(shè)備設(shè)計(jì)不盡合理

通過(guò)焊口腐蝕孔洞向內(nèi)觀察，可以看到管束的一塊折流板緊靠出口接管部位。由于該換熱器管束材質(zhì)為TA2，鈦管與殼體在腐蝕環(huán)境的作用下，通過(guò)折流板傳導(dǎo)電荷形成了電化學(xué)腐蝕，這也是該處殼體為腐蝕減薄最嚴(yán)重部位的一項(xiàng)重要原因。

同時(shí)該換熱器無(wú)論是設(shè)計(jì)還是制造均沒(méi)有考慮在入口和出口接管部位安裝補(bǔ)強(qiáng)圈，這也影響到了換熱器殼體接管部位的整體使用壽命。

4.故障原因定性分析：

通過(guò)對(duì)以上現(xiàn)場(chǎng)和原因進(jìn)行分析和總結(jié)，得出本次E-207換熱器殼體出口接管焊口泄漏的原因如下：

該處焊口在制造廠制造時(shí)的焊接質(zhì)量不高，接管根部沒(méi)有滿焊，與殼體之間留有間隙;并且焊肉中存在有氣孔等缺陷。工藝介質(zhì)中含有氯化銨成分，在換熱器出口低溫部位結(jié)晶析出，同時(shí)在水洗期間溶解并留存在焊口的縫隙中;隨著換熱器投用后水分的蒸發(fā)，縫隙中的溶液酸值逐步增高對(duì)焊口形成強(qiáng)烈腐蝕，導(dǎo)致穿孔。換熱器的材質(zhì)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)易造成腐蝕過(guò)程中電荷的流動(dòng)，加快了腐蝕速度。另外出、入口接管部位未設(shè)計(jì)安裝有補(bǔ)強(qiáng)圈，縮短了該部位的使用壽命。

5.整改措施：

對(duì)問(wèn)題部位焊口進(jìn)行打磨，其中泄漏部位完全打磨至根部，其余焊口部位將焊肉打磨掉1/2，同時(shí)對(duì)整圈焊肉進(jìn)行著色探傷，沒(méi)有裂紋和氣孔后進(jìn)行焊口修補(bǔ)焊接。在對(duì)泄漏空洞填補(bǔ)完成后著色探傷檢查，焊口全部修復(fù)焊接后整體著色探傷檢查。針對(duì)殼體腐蝕減薄部位加強(qiáng)焊接了4道。

為防止殼體減薄部位在短時(shí)間內(nèi)再次發(fā)生泄漏，在外部打背板的方式進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)。

在2020年停檢期將該臺(tái)換熱器拆下吊運(yùn)至廠家進(jìn)行徹底維修，同時(shí)要求廠家將出、入口接管改為整體鍛件形式進(jìn)行焊接安裝，避免馬鞍口的焊接安裝形式，同時(shí)在接口外增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)圈，增加使用壽命。

建議工藝專業(yè)在下次對(duì)塔頂系統(tǒng)進(jìn)行水洗的過(guò)程中采用化學(xué)清洗的方式，通過(guò)注入藥劑中和氯化銨鹽溶液的酸性，避免強(qiáng)酸腐蝕。

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（作者單位：中國(guó)石油大連石化公司）