脫戊烷塔頂后冷器泄漏實例分析

張建一 馬昕

摘要：隨著國內連續重整裝置日趨大型化，芳烴性連續重整裝置越來越多，反應苛刻增大。脫戊烷塔運行問題也較多。問題主要集中在腐蝕和堵塞，本文通過一起脫戊烷塔頂后冷器泄漏進行分析，并提出相應的防護措施

關鍵詞：脫戊烷塔;換熱器;腐蝕

1.故障經過

2019年3月18日13：40，操作員巡檢發現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，負責將塔頂物料進一步冷卻后送至塔頂回流罐返塔。設備型號：BEM700-2.5-120-6/25Ti-4I，管束材質為TA2鈦材，殼體材質為Q345R。管程介質為0.3MPa、30℃的海水，殼程介質為1.0MPa、60℃的C5組分。

該換熱器原設計使用的是管束材質為10#鋼的浮頭式換熱器，后期由于經常發生泄漏，經公司批準，于2016年3月制造一臺管束材質為TA2的固定管板式換熱器。2016年5月對現場換熱器進行了更換施工。自新鈦管換熱器投用以來，管束未再發生過泄漏故障，但殼程出口接管及后續管線發生了多起故障。2016年11月28日，出口管線大小頭焊口位置發生砂眼泄漏，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，再次包套注膠。以上兩處問題在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砂眼泄漏，安裝白鋼卡具并涂抹德福康修補劑加固，該處問題在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，對接管與殼體根部焊口的內部進行檢查，用手觸摸能夠明顯的感覺到接管和殼體之間有縫隙，同時殼體內部北側方向有較嚴重的斑狀腐蝕情況。當時采用內部涂抹德福康修補劑對內部腐蝕部位進行修補加固。

本次對泄漏部位進行打磨，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，在焊口部位展現出一長約15mm，寬5mm的腐蝕孔洞。通過該孔洞向內觀察，能夠發現殼體本體在靠近接管焊口部位已出現了比較明顯的疏松狀腐蝕穿孔形態。

通過對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量不高。

在2018年10月的檢修過程中，對該處焊口內部進行檢查，發現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有進行合格的處理，同時在焊接過程中接管根部未滿焊，造成了縫隙的存在。

另外在本次修補焊接中，焊工反饋在施工過程中，遇到了幾次原焊口出現氣孔的情況引起跳槍，這也從側面反應出原焊口施工質量不高。

3.2工藝介質存在腐蝕性產物。

由于冷卻介質為脫戊烷塔頂組分，其中含有氯化銨成分，在經過換熱器冷卻后氯化銨鹽在出口低溫部位析出，遇有潮濕環境或少量水溶解形成強酸性腐蝕環境，對出口殼體、接管乃至后續管線造成較嚴重腐蝕。

同時裝置于2019年2月對脫戊烷塔頂系統進行了水洗，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流失，酸性腐蝕強度逐步增強，最終將焊口部位腐蝕穿透。

3.3設備設計不盡合理

通過焊口腐蝕孔洞向內觀察，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為TA2，鈦管與殼體在腐蝕環境的作用下，通過折流板傳導電荷形成了電化學腐蝕，這也是該處殼體為腐蝕減薄最嚴重部位的一項重要原因。

同時該換熱器無論是設計還是制造均沒有考慮在入口和出口接管部位安裝補強圈，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：

通過對以上現場和原因進行分析和總結，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的焊接質量不高，接管根部沒有滿焊，與殼體之間留有間隙;并且焊肉中存在有氣孔等缺陷。工藝介質中含有氯化銨成分，在換熱器出口低溫部位結晶析出，同時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，縫隙中的溶液酸值逐步增高對焊口形成強烈腐蝕，導致穿孔。換熱器的材質和設計結構易造成腐蝕過程中電荷的流動，加快了腐蝕速度。另外出、入口接管部位未設計安裝有補強圈，縮短了該部位的使用壽命。

5.整改措施：

對問題部位焊口進行打磨，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，同時對整圈焊肉進行著色探傷，沒有裂紋和氣孔后進行焊口修補焊接。在對泄漏空洞填補完成后著色探傷檢查，焊口全部修復焊接后整體著色探傷檢查。針對殼體腐蝕減薄部位加強焊接了4道。

為防止殼體減薄部位在短時間內再次發生泄漏，在外部打背板的方式進行加強防護。

在2020年停檢期將該臺換熱器拆下吊運至廠家進行徹底維修，同時要求廠家將出、入口接管改為整體鍛件形式進行焊接安裝，避免馬鞍口的焊接安裝形式，同時在接口外增設補強圈，增加使用壽命。

建議工藝專業在下次對塔頂系統進行水洗的過程中采用化學清洗的方式，通過注入藥劑中和氯化銨鹽溶液的酸性，避免強酸腐蝕。

參考文獻：

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（作者單位：中國石油大連石化公司）