08Cr2AlMo钢制换热器在炼厂应用_钢制换热器

08Cr2AlMo钢制换热器在炼厂应用由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“钢制换热器”。

08Cr2AlMo钢制换热器在炼厂应用

摘要：通过对我厂常压顶循换热器管束腐蚀情况的逐渐摸索，提出了此部位换热器管束的腐蚀防护问题，使用08Cr2AlMo换热器管束是既经济又耐蚀的一种好的方法。08Cr2AlMo钢具有高的抗硫化氢应力腐蚀能力，具有与常用管板材料相匹配的硬度，同时在特定的温度条件下，抗水中氧腐蚀及盐酸水溶液腐蚀的能力比碳钢高.由于合理的化学成分、优良的工装条件及先进的工艺，08Cr2AlMo钢的纯净度大大提高，具有良好的可焊性和制造性能，并配有专用的焊接材料，可广泛用于制造石化系统热交换器管束.关键词：换热器管束 硫及硫化氢腐蚀 08Cr2AlMo材质防腐

1、设备腐蚀概况

石油和天然气中含有单质硫和多种硫化物，在炼制加工及石油化工过程中，会引起钢材的多种形式腐蚀破坏。按环境温度不同可分为低温（一般为240℃以下）硫化物应力腐蚀、氢脆、氯离子腐蚀及高温（一般为240℃以上）CO2、H2S腐蚀。低温硫化物应力腐蚀使钢产生氢脆和氢鼓泡。前者使钢塑性和韧性下降，脆性增加，在外力作用下产生裂纹，这种情况多发生在高强度钢上，可通过材料脱氢处理恢复性能。后者的钢结构不受外力或受力很小，在钢表面层下产生平行于表面的裂纹，它多发生在强度级别较低的钢种，而且不可恢复。高温H2S腐蚀为化学腐蚀，钢铁在高温硫化物中的腐蚀，实质上是在H2+H2S环境中的腐蚀，腐蚀产物呈脆性片状，使金属腐蚀速度加快。上述2种腐蚀同时发生在炼厂塔顶冷凝和冷却器中。

在炼制高含硫（一般大于1.0%）原油蒸馏中，常压塔顶油气温度高于140℃，其塔顶空气冷却器、冷凝器及换热器受H2S腐蚀十分严重，一般每一到两年必须更换10#或20#钢制管束，采用钛管或奥氏体不锈钢制换热管束价格较为昂贵。综合考虑，选用08Cr2AlMo换热器管束使用在常减压、催化顶循等部位的冷换设备上较为经济合理。08Cr2AlMo在化学成份上保留了耐蚀元素Cr、Al、Mo的含量，降低了钢的含C量，取消了V含量，这样既保持了耐蚀性能又保证了钢管的硬度与炼油设备常用的16Mn 锻件的硬度相匹配，确保良好的胀接性能。对该钢种进行抗H2S应力腐蚀试验、HCl水溶液腐蚀试验、水质腐蚀试验，试验结果表明，其耐腐蚀性能明显优于常用管材10。

2、耐腐蚀方案及对策

经技术分析和论证，选用国内研制的08Cr2AlMo钢管设计制造抗H2S应力腐蚀开裂专用换热器（管束），以解决腐蚀难题。并以H2S 腐蚀最为严重的常压塔顶冷凝器及换热器为改造对象。在换热器及管束设计中采取如下措施：①为彻底防止间隙腐蚀，换热管与管板的连接用强度焊加贴胀形式，焊接方法选用氩弧焊。管板切槽以消除含H2S介质可能进入管端焊缝。②为增加08Cr2AlMo换热管管端（焊缝）的腐蚀裕量，在管头用08Cr2AlMo材料堆焊 Φ30/Φ25×3（单位均为mm）的环状焊肉，并采用氩弧焊焊接以保证焊接质量。③在油气入口处，为抵抗高含硫介质冲蚀，导流筒采用厚5mm的 0Cr18Ni9Ti材质制造。④为保证浮头盖法兰面的密封，防止管程、壳程介质互相串漏，浮头垫片选用0Cr18Ni9Ti材料包膨胀石墨的金属包垫片。

3、08Cr2AlMo刚的焊接性能

08Cr2AlMo钢配有专用焊接材料及焊接工艺，具有良好的可焊性，满足热交换器制造的要求、考虑到热交换器的环境介质，要求焊缝不仅具有一定的机械强度，还必须具有高的耐腐蚀性，值得强调的是本钢种不能采用不锈钢焊条或焊丝进行焊接，因采用奥氏体不锈钢焊条焊接时，在焊剂融合母材处形成合金马氏体，硬度可达HB341-405，而导致硫化氢应力腐蚀裂纹。在换热器及管束的制造过程中，可参照合肥通用机械研究所提供的08Cr2AlMo钢焊接性能试验报告并制作焊接工艺试板，并由制造厂进行理化检验评定。焊接方法采用钨极氩弧焊，焊接材料08Cr2AlMo，焊丝Φ2.5mm，钨极直径Φ2.5mm，气体流量6～7L/min，预热温度为150℃，后热处理250℃×0.5h）。试样经670℃下，3h退火处理。经过酸蚀后检查8个剖面的08Cr2AlMo钢管（Φ25mm×25）与16MnR管板（δ22）的角焊缝，管头焊接采用角焊缝，管子伸出管板端面305mm，以防管端烧损；参照合肥通用所的08Cr2AlMo 焊接性能报告进行焊接工艺评定试验；管头焊接采用全自动氩弧焊，焊前预热温度150度，后热处理温度250度乘1.5h，焊后管头在670度下消除应力热处理；控制管头焊缝硬度不大于220HB；热处理后进行管头贴胀以消除间隙腐蚀；控制胀管率；胀接后管头100%PT。管束经压力试验，管头未发现泄漏，表明管头外表成型美观，内在质量过硬。未发现裂纹和未融合等焊接缺陷即为合格。

4、在我厂应用情况

我厂FCC分馏塔顶油气冷却器为4台DN1000折流杆换热器，自大量炼制M100以来，硫及硫化物腐蚀明显加剧。管束外壁腐蚀穿孔，普通碳钢管束使用6个月就开始泄漏，每年都要更换新管束。用奥氏体不锈钢管束材质更换后，管束抗均匀腐蚀能力有所改善，但对氯离子的应力腐蚀开裂敏感性限制了其使用，后来我们将此处管束材质更换为08Cr2AlMo，投入运行至今已经两年多的时间了，使用情况较好，未出现一根管束泄漏的现象。使用08Cr2AlMo钢较好的解决了腐蚀问题，其价格也比较合理，与双相不锈钢钛管和镍基合金等价格、制造工艺要求和材料相比，更能获得较好的经济效益。

5、结语

08Cr2AlMo钢从室温到500℃高温的拉伸力学机能变化不大，钢的冲击功随温度的变化无显著的突变点，钢留存了耐侵蚀元素Cr，AI及Mo的含量，降低了钢的碳含量，使出产出的钢管既保持了高的抗硫化氢侵蚀的能力，同时又知足了热交换器的制造工艺；经实践和实验室耐腐蚀试验表明，08Cr2AlMo钢制换热器（管束）在含H2S、HCl、HCN介质中使用不仅技术可靠，而且还具有很强的经济竞争力。与同型号同规格10#或20#钢制换热器相比，造价为后者的2.0～2.2倍，而耐腐蚀寿命则比后者提高3～6倍。