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1、第八章典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護第三節(jié)乙烯裝置該裝置主要是通過石油烴裂解來生產(chǎn)乙烯。所謂裂解，是指將原料在700～800℃的高溫下進行處理，使原料烴碳鏈斷裂的熱化學(xué)反應(yīng)。裂解產(chǎn)物主要是烯烴和芳烴。生產(chǎn)乙烯的主要裂解方法有：蓄熱爐裂解、流動床裂解、流動床部分氧化裂解、高溫水蒸汽裂解、管式爐裂解、加氫熱裂解、催化裂解等。其中，管式爐裂解法在乙烯生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，目前，由管式爐裂解法生產(chǎn)的乙烯約占世界乙烯產(chǎn)量的99％。一、介質(zhì)的腐蝕特性造成乙烯裝置設(shè)備腐蝕的原因很多，介質(zhì)也較為復(fù)雜，但主要有以下幾種
2、：1．高溫裂解氣體的超溫結(jié)焦．石油化工生產(chǎn)首要的是由烴類裂解來制取乙烯；但烴類在裂解等工藝過程中，由于發(fā)生聚合、縮合等二次反應(yīng)分不可避免地會生成焦垢。結(jié)焦也可導(dǎo)致爐管滲碳腐蝕，造成爐管損傷。2．原料中的硫原料中的硫會在高溫情況下造成設(shè)備的硫化腐蝕。一、介質(zhì)的腐蝕特性3．SO3（CO2）-H2O燃料燃燒時，燃料中的硫被氧化為SO2，少量的SO2(大約1％～3％)被氧化為SO3，同時還有部分的CO2。因此，當煙氣中的水蒸氣冷卻到水的露點以下時，便可形成(CO2)-H2O的腐蝕環(huán)境。SO3與水可以生成硫
3、酸冷凝液，而CO2與水可以生成碳酸冷凝液，這樣便在局部可以形成酸環(huán)境，造成設(shè)備的腐蝕。一、介質(zhì)的腐蝕特性4．H2S-CO2-HCl-H2O由于裂解氣中含有硫化氫、有機硫、二氧化碳、有機酸及微量的氯化氫，因而在急冷水、工藝水及稀釋蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)中可能構(gòu)成一個H2S-CO2-HCl-H2O，從而對設(shè)備造成腐蝕。5．鍋爐給水及循環(huán)冷卻水水質(zhì)超標鍋爐給水及循環(huán)冷卻水水質(zhì)超標，如硬度、氯離子含量等超出工藝要求，有可能引起設(shè)備腐蝕，如垢下腐蝕，孔蝕等。二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐(1)腐蝕概況，對于裂解
4、爐而言，爐管是其關(guān)鍵部件，爐管的破壞常表現(xiàn)為管壁開裂、滲碳、粉化減薄及露點腐蝕幾種形式。(2)腐蝕原因分析①爐管結(jié)焦及清焦引起的管壁開裂。i．結(jié)焦層的熱膨脹系數(shù)小于管材ii．裂解管滲碳層與非滲碳層的比容和膨脹系數(shù)不同而引起附加應(yīng)力；iii．結(jié)焦使管內(nèi)徑變小，從而引起管內(nèi)平均壓力增大。二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐②滲碳引起的爐管損傷③管內(nèi)壁局部粉化、減薄。管內(nèi)壁局部粉化、減薄現(xiàn)象主要發(fā)生在各彎管段(彎頭)處，直管段相對并不嚴重，其腐蝕特征為：在反應(yīng)器直管部分，管內(nèi)壁形成腐蝕坑斑；在彎管部分，特
5、別是直接受到氣流沖擊的部位，則表現(xiàn)為管壁嚴重減薄，甚至出現(xiàn)穿孔。粉化是一種金屬的高溫腐蝕形式，由于S和Cl的存在，破壞了合金表面氧化膜的完整性，其腐蝕產(chǎn)物成分主要是Fe、Cr、Ni、S及Cl。二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐④裂解爐管彎頭的損壞，也是裂解反應(yīng)器常見的失效形式之一。其特征為：彎頭內(nèi)壁形成較大面積的網(wǎng)狀裂紋區(qū)，局部處減薄，甚至穿孔，同時存在有滲碳、氧化及脫碳層。⑤裂解爐對流段冷端爐管露點腐蝕。冷端露點腐蝕主要是煙氣中水蒸氣和SO3生成的硫酸冷凝液造成的。此外、當冷卻到水的露點以下時，
6、CO2與水生成碳酸，也可能對低碳鋼造成腐蝕。(3)防腐措施①合理選材。應(yīng)滿足以下要求：高溫下具有較好的抗蠕變和抗破斷能力；具有較高的抗熱疲勞性能；具有高的抗氧化性和耐腐蝕性；具有良好的導(dǎo)熱性能；具有足夠的塑性、韌性、冷熱加工性及良好的鑄造焊接等性能為了提高性能，在材料中添加相關(guān)的耐蝕合金元素Cr：鉻是保證鋼具有高的高溫強度和抗高溫氧化性能的主要元素。Ni：鎳是使鋼材獲得穩(wěn)定的奧氏體組織的主要元素。(3)防腐措施Si：硅的作用主要在于提高鋼材的抗?jié)B碳能力和鑄造性能。Nb：添加鋸可以增加鋼材的抗?jié)B碳性
7、，同時也可以提高鋼材的蠕變斷裂強度和高溫塑性。為了提高鋼材的抗?jié)B碳性能，還可添加少量W、Mo等元素。W、Mo、Nb、Si等元素一起作用可以降低碳化物周圍貧鉻區(qū)中鉻的減少量，又同時可以提高材料的高溫強度和塑性。(3)防腐措施②正確進行焊接處理。必須要求保持相同的熱膨脹系數(shù)與斷裂強度以及好的可焊性。常用的焊接方法有：SMA(屏蔽金屬極電弧焊)、GMA(氣體保護金屬氬弧焊)、TIG(鎢極惰性氣體保護焊)，以及電子束和等離子工藝等。焊材的化學(xué)成分通常要與母材相同或相近，焊后應(yīng)嚴格注意熱處理，固熔退火以改進
8、韌性，同時要對焊縫進行嚴格檢查，焊縫要作100％的射線檢查，以確保焊接質(zhì)量。③控制對流段冷端爐管露點腐蝕。2．急冷廢熱鍋爐(1)腐蝕概況及原因目前我國引進的乙烯裝置中所用的急冷廢熱鍋爐爐型較多，有施密特、包西格、M-TLX、USX、TLX型等。由于冷卻水質(zhì)控制狀況的不同，這些廢熱鍋爐在使用中都曾出現(xiàn)一定程度的腐蝕損壞。(2)防腐措施由于急冷廢熱鍋爐的腐蝕損壞主要是由于水質(zhì)不良引起的，因此對鍋爐給水質(zhì)量進行控制是防腐蝕最為有效的手段。3．碳鋼水冷器(1)腐蝕概況及原因裂解裝置循環(huán)水系
