一般而言,越是重質(zhì)油,沸點(diǎn)就越高,而高溫造成腐蝕加重,原先采用的碳鋼裝備因此達(dá)不到預(yù)期使用要求,經(jīng)常出現(xiàn)非計劃停車事故,給生產(chǎn)和安全帶來了嚴(yán)重影響,迫切需要采用新的更高等級的防腐材料,來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。
二:當(dāng)前煉油廠加熱器防腐材料選擇的考慮
煉油廠環(huán)境有一個很重要的特點(diǎn),就是回收工藝中的熱量,作為能源供給裝置其它地方的使用。換熱器嚴(yán)酷的工作環(huán)境需要重點(diǎn)考慮耐材料的防腐性能,以減少維護(hù)的需求,因此本文中主要選擇工藝環(huán)境復(fù)雜性和防腐重要性最具代表性的塔頂冷凝器、反應(yīng)流出物空冷器/螺栓鎖緊環(huán)換熱器和重沸器作為考察對象。
目前,換熱器常用材料有銅基合金、黃銅和青銅、鎳基合金、鈦合金、不銹鋼等。不同常用金屬的優(yōu)劣勢比較如下:
碳鋼 普遍腐蝕,一般兩年需更換一次
標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼 在氯化物腐蝕環(huán)境下,雖然局部腐蝕較低,但會導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂。
銅合金 沖蝕和其它一些特殊問題,銅鎳合金較耐鹽水,但對H2S和硫敏感,容易受到塔頂氣的腐蝕
鎳基合金 成本高
鈦合金 耐腐蝕性優(yōu)秀,但因?yàn)殁佷摬贿m合管板異種鋼的焊接,不太適用于現(xiàn)有熱交換器修理,尤其是經(jīng)過多次修理之后的再修理。
常減壓蒸餾裝置塔頂及其冷凝冷卻系統(tǒng)主要面臨HCl + H2S + H2O腐蝕環(huán)境。在此環(huán)境下,碳鋼會產(chǎn)生嚴(yán)重的均勻腐蝕,奧氏體不銹鋼容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂(SCC),由于冷凝液吸收HCl形成鹽酸露點(diǎn)腐蝕,常見腐蝕為均勻和局部腐蝕,耐低溫腐蝕材料應(yīng)作為主要選材。加氫裂化和加氫精制裝置反應(yīng)流出物空冷器腐蝕環(huán)境為NH4Cl+NH4HS,如果考慮氯化銨和硫氫化氨腐蝕,API 932A/B推薦用合金825材料。考慮連多硫酸腐蝕,則采用含鉻18%,含鎳11%的347不銹鋼管,可免中和清洗。按照API 945標(biāo)準(zhǔn)要求,再生塔重沸器應(yīng)采用特殊鋼,但國內(nèi)一般采用ASTM 304L、ASTM316L。
三:雙相不銹鋼的性能優(yōu)勢
雙相不銹鋼的發(fā)展始于20世紀(jì)30年代,第一代雙相不銹鋼含鉻、鉬、碳較高,焊接性不好。20世紀(jì)70年代開發(fā)的雙相不銹鋼減少了碳含量,添加了鉬、銅、硅,尤其是氮等提高耐腐蝕性的合金元素,從而形成了第二代新型含氮雙相不銹鋼,包括18Cr型、22Cr型及25Cr型。20世紀(jì)80年代后期開發(fā)的三代雙相不銹鋼以含碳量低、高鉬、高氮,鋼中鐵素體含量約占50%或稍低。而超級雙相不銹鋼則以耐點(diǎn)蝕當(dāng)量(PRE)大于40為特征(PRE被用作不銹鋼綜合耐點(diǎn)狀腐蝕和縫隙腐蝕性能的定量標(biāo)示。PRE=%Cr + 3.3x%Mo + 16x%N)。
雙相不銹鋼能用于大多數(shù)-50-300°C(58°F-572°F)范圍的苛刻腐蝕環(huán)境,與ASTM 304和ASTM 316奧氏體相比,抗應(yīng)力腐蝕開裂、耐點(diǎn)腐蝕性能優(yōu)良,加工性能優(yōu)異,生產(chǎn)成本與ASTM 316L沒有大的差別,屈服強(qiáng)度是ASTM 304L和ASTM 316L奧氏體等級的兩倍,可以有效降低產(chǎn)品壁厚。