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波纹补偿器在炼油装置的选材及应用

发布时间:2013-11-25

一、前    言
波纹膨胀节是炼油厂重油催化裂化装置广泛采用的热补偿元件,这个装置中的介质既是高温又极具腐蚀性,在操作过程中介质中的硫、氯等会集聚在波纹管的内表面,对波纹管产生点蚀、间隙腐蚀、晶间腐蚀和连多硫酸的应力腐蚀。这就对波纹管的材质和结构提出了严格的要求,在过去这个装置普遍采用冷却蒸汽(湿式膨胀节)、陶瓷纤维保温(干式膨胀节)的保护,波纹管材质采用300系列不锈钢,比如321、316L、304等,但是使用寿命有的几个月,最长的也不过两三年,频繁更换投入了大量人力和财力,通过对失效的膨胀节分析,主要表现为波纹管有裂纹、穿孔、断裂,严重的还出现突然爆破现象,造成的经济损失是不言而喻的,表明300系列不锈钢已不能满足这种工况的要求,在这种恶劣的环境下如何选材和采用何种结构就成为炼油行业中最关心的问题。
二、波纹管的选材
催化裂化装置用的波纹管材料应根据原油中含硫、氢、 氯 等腐蚀性介质及操作工艺等不同而区别对待,近年来Incoloy800、825、 Inconel600、625等进口材料已被国内在炼油行业中广泛应用,这些材料属高镍和镍基合金,具有高温力学性能和抗各种介质的腐蚀性,比如Incoloy800属Ni-Fe-Cr合金,耐温性能好,达800℃以上,具有良好的抗氧化性和抗盐腐蚀性,比如南京炼油厂750万吨再生和待生斜管部位选用我公司万向铰链型和横向大拉杆型补偿器,材质选用800,安庆石化炼油厂150万吨,三旋到烟机进出口,补偿器选用压力平衡型和复式铰链型,材质选用Inlonel625和国产材料FN-2,镇海石化300万吨重油催化裂化装置三旋出口高温管道用压力平衡型补偿器材质全部选用Incoloy800,庆阳炼油厂120万吨的催化裂化装置提升管道复式膨胀节,材质选用Inconel625 ……,长庆油田140万吨重油催化,外取热器用复式万能型膨胀节,材质取用Incoloy800等诸多单位。
三、结构设计
尽管各大炼油厂家和设计院在催化装置用膨胀节防腐方面做了大量的工作,由国产材料300系列不锈钢改为进口材料解决了高温烟气的腐蚀,但是在国际原油价格不断攀升的条件下,炼油厂为降低生产加工成本,大量采购相对廉价的劣质原油,同时不断改进炼制工艺满足生产要求,各类新型注济、催化剂、助燃剂大量应用于催化裂化工艺技术中,因此烟气成分发生了很大变化,膨胀节出现了新的破坏形式,近期,连续多家炼油单位虽然选用了进口材料800,625等,但在高温烟气中此类材料发生脆性爆裂,就是在新的工艺条件下产生的,所以合理选材是炼油装置中重要环节,膨胀节的结构设计也是不可忽视的关键所在。膨胀节结构引起的腐蚀问题不可忽视,国内各大炼油厂普遍选用干式膨胀,表面温度较低,其温度范围30-150℃,此温度范围低于烟气露点温度,其中某些膨胀节表面温度与大气温度相同,这个温度给烟气形成露点造成应力腐蚀,干式膨胀节中隔热结构起到隔热降温作用,同时也大量吸附了烟气的各种成份(如水蒸气及各种离子),形成电解质溶液,导致电化学腐蚀及应力腐蚀。湿式膨胀节中的冷却蒸汽中含有CL,也可能产生应力腐蚀,在高温下波纹管要面对化学腐蚀(氧化及敏化),在低温下波纹管要耐电化腐蚀(合应力腐蚀),但电化学腐蚀比化学腐蚀更严重,针对以上两种腐蚀,波纹管不腐蚀的条件就是提高壁温,避免电化学腐蚀,Incoloy800和1nconel625是首选材料,但在结构上内部取消隔热填充物,外部增加外保温措施,所以合理选材和改变结构设计是催化裂化装置用膨胀节发展趋势。
四、预防措施
1、在选材上要一次性投资,推荐材料进口Incoloy800、Inconel625,国产材料FN-2
2、在结构上对波纹管外表面全面进行全面保温,防止内表面出现露点腐蚀。
3、在波纹管制造时,导流筒与波纹管元件之间取消填充陶瓷纤维石棉等保温材料。
4、在烟机故障停机阶段,要对成为盲肠的烟道采取升温措施,防止出现露点。
5、在具备条件的前提下,建议停工大修前对波纹管元件的硬度进行检查,并与投用前进行比较,硬度出现明显示增高的要考虑更换。
五、膨胀节在催化裂化装置中,不同部位材料选择要求
1、第三旋风分离器(简称三旋)至烟气轮机进口段,选用Incoloy800或FW-2,壁厚2.0。
2、再生反应泵系统管路中进出口部位,选用Inconel625,壁厚2.5。
3、催化裂化装置提升管  选用Incoloy800或Inconel625 壁厚:2.0
4、外取热器用膨胀节选用  Incoloy800   壁厚2.0。
5、待生反应系统Inconel625  Incoloy800 壁厚2.5。
6、三旋出口段选用Incoloy800   壁厚2.0。
7、烟气轮机出口管道选用IIncoloy800  壁厚2.0。