脱戊烷塔顶后冷器泄漏实例分析
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摘要：随着国内连续重整装置日趋大型化，芳烃性连续重整装置越来越多，反应苛刻增大。脱戊烷塔运行问题也较多。问题主要集中在腐蚀和堵塞，本文通过一起脱戊烷塔顶后冷器泄漏进行分析，并提出相应的防护措施
关键词：脱戊烷塔;换热器;腐蚀
1.故障经过
2019年3月18日13：40，操作员巡检发现E-207脱戊烷塔顶后冷器换热器壳体与出口接管焊口有砂眼，微漏戊烷。
2.换热器情况简介
脱戊烷塔顶后冷器E-207，流程上位于脱戊烷塔顶空冷器后，负责将塔顶物料进一步冷却后送至塔顶回流罐返塔。设备型号：BEM700-2.5-120-6/25Ti-4I，管束材质为TA2钛材，壳体材质为Q345R。管程介质为0.3MPa、30℃的海水，壳程介质为1.0MPa、60℃的C5组分。
该换热器原设计使用的是管束材质为10#钢的浮头式换热器，后期由于经常发生泄漏，经公司批准，于2016年3月制造一台管束材质为TA2的固定管板式换热器。2016年5月对现场换热器进行了更换施工。自新钛管换热器投用以来，管束未再发生过泄漏故障，但壳程出口接管及后续管线发生了多起故障。2016年11月28日，出口管线大小头焊口位置发生砂眼泄漏，打卡具注胶处理。2016年12月28日，之前安装卡具附近部位新增漏点，再次包套注胶。以上两处问题在2017年停检期消除。2018年2月19日，壳程出口接管法兰焊口出现砂眼泄漏，安装白钢卡具并涂抹德福康修补剂加固，该处问题在2018年10月装置消缺期间消除。
3.泄漏原因分析
在2018年10月消缺更换壳程出口接管法兰时，对接管与壳体根部焊口的内部进行检查，用手触摸能够明显的感觉到接管和壳体之间有缝隙，同时壳体内部北侧方向有较严重的斑状腐蚀情况。当时采用内部涂抹德福康修补剂对内部腐蚀部位进行修补加固。
本次对泄漏部位进行打磨，将外部焊肉打磨掉2/3后腐蚀空洞逐渐拓展，将该处焊肉全部打磨掉后，在焊口部位展现出一长约15mm，宽5mm的腐蚀孔洞。通过该孔洞向内观察，能够发现壳体本体在靠近接管焊口部位已出现了比较明显的疏松状腐蚀穿孔形态。
通过对以往几次和本次的维修处理，得出本次泄漏是由以下几种原因组合造成：
3.1接管和壳体的焊接质量不高。
在2018年10月的检修过程中，对该处焊口内部进行检查，发现了接管与本体间有明显的缝隙存在，表明该处焊口在施焊之前没有进行合格的处理，同时在焊接过程中接管根部未满焊，造成了缝隙的存在。
另外在本次修补焊接中，焊工反馈在施工过程中，遇到了几次原焊口出现气孔的情况引起跳枪，这也从侧面反应出原焊口施工质量不高。
3.2工艺介质存在腐蚀性产物。
由于冷却介质为脱戊烷塔顶组分，其中含有氯化铵成分，在经过换热器冷却后氯化铵盐在出口低温部位析出，遇有潮湿环境或少量水溶解形成强酸性腐蚀环境，对出口壳体、接管乃至后续管线造成较严重腐蚀。
同时装置于2019年2月对脱戊烷塔顶系统进行了水洗，部分氯化铵盐溶解后积存在出口接管的焊缝缝隙中，随着水分的逐渐蒸发流失，酸性腐蚀强度逐步增强，最终将焊口部位腐蚀穿透。
3.3设备设计不尽合理
通过焊口腐蚀孔洞向内观察，可以看到管束的一块折流板紧靠出口接管部位。由于该换热器管束材质为TA2，钛管与壳体在腐蚀环境的作用下，通过折流板传导电荷形成了电化学腐蚀，这也是该处壳体为腐蚀减薄最严重部位的一项重要原因。
同时该换热器无论是设计还是制造均没有考虑在入口和出口接管部位安装补强圈，这也影响到了换热器壳体接管部位的整体使用寿命。
4.故障原因定性分析：
通过对以上现场和原因进行分析和总结，得出本次E-207换热器壳体出口接管焊口泄漏的原因如下：
该处焊口在制造厂制造时的焊接质量不高，接管根部没有满焊，与壳体之间留有间隙;并且焊肉中存在有气孔等缺陷。工艺介质中含有氯化铵成分，在换热器出口低温部位结晶析出，同時在水洗期间溶解并留存在焊口的缝隙中;随着换热器投用后水分的蒸发，缝隙中的溶液酸值逐步增高对焊口形成强烈腐蚀，导致穿孔。换热器的材质和设计结构易造成腐蚀过程中电荷的流动，加快了腐蚀速度。另外出、入口接管部位未设计安装有补强圈，缩短了该部位的使用寿命。
5.整改措施：
对问题部位焊口进行打磨，其中泄漏部位完全打磨至根部，其余焊口部位将焊肉打磨掉1/2，同时对整圈焊肉进行着色探伤，没有裂纹和气孔后进行焊口修补焊接。在对泄漏空洞填补完成后着色探伤检查，焊口全部修复焊接后整体着色探伤检查。针对壳体腐蚀减薄部位加强焊接了4道。
为防止壳体减薄部位在短时间内再次发生泄漏，在外部打背板的方式进行加强防护。
在2020年停检期将该台换热器拆下吊运至厂家进行彻底维修，同时要求厂家将出、入口接管改为整体锻件形式进行焊接安装，避免马鞍口的焊接安装形式，同时在接口外增设补强圈，增加使用寿命。
建议工艺专业在下次对塔顶系统进行水洗的过程中采用化学清洗的方式，通过注入药剂中和氯化铵盐溶液的酸性，避免强酸腐蚀。
参考文献：
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[2] 刘兴业，武寨虎，黎臣麟.连续重整装置脱戊烷塔堵塞与腐蚀问题剖析及对策探讨.化工管理.2019（2）：19-20.
[3] 张士元，王伟，郭宏银等，连续重整装置脱戊烷塔设备腐蚀原因分析及对策.石油与天然 气化工.2019（6）：26-31.
（作者单位：中国石油大连石化公司）
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