气压机富气线焊道裂纹腐蚀泄漏分析

气压机富气线焊道裂纹腐蚀泄漏分析

刘羽

大庆炼化公司炼油生产二部，黑龙江省大庆市163000

摘要:本文针对二套ARGG装置富气系统泄漏点的顺序及位置进行了阐述，结合生产装置现场实际情况进行了腐蚀对比分析，最后分析了发生腐蚀的主要原因。

关键字:二套、ARGG装置、富气系统、腐蚀

一、二套ARGG装置富气系统流程及介质参数

富气系统即指从分馏塔顶分液罐开始到富气压缩机出口管线为止的所有设备及管线。分馏塔顶气相馏出物经冷却后进入分液罐，经分液罐分液后顶部气相介质即为富气，富气经富气压缩机压缩后送至吸收稳定单元继续加工。

二、二套ARGG装置气压机富气系统腐蚀情况汇报

近段时间发现富气系统泄漏点的顺序及位置：

（1）2020年9月29日，气压机二段入口经中冷器冷却后至中间罐管线弯头焊道热影响区腐蚀开裂渗漏，该裂纹共3.5cm，位于热影响区离焊道4mm处，平行于焊道，对焊道两侧管段分别进行了测厚，两侧壁厚均为9.76~10mm左右，原始壁厚10mm，未发生明显减薄情况。

（2）2020年10月6日，气压机出口放火炬安全阀前弯头焊道斜上方裂纹渗漏，该裂纹共5.5cm长，位于热影响区离焊道2mm处，平行于焊道，对焊道两侧管段分别进行了测厚，两侧壁厚均为5.0~5.5mm左右，原始壁厚5.5mm，未发生严重减薄情况。

（3）2020年12月4日，D10201至气压机入口富气线弯头焊道斜上方裂纹渗漏，该裂纹共4cm长，位于热影响区离焊道4mm处，平行于焊道，对焊道两侧管段分别进行了测厚，两侧壁厚均为9.68-10mm左右，原始壁厚10mm，未发生明显减薄情况。

（4）2021年1月22日，气压机二段入口温度引出点接管根部焊道热影响区裂纹渗漏，该裂纹共1cm长，位于热影响区离焊道5mm处，平行于焊道，对焊道上方接管和主管分别进行了测厚，接管壁厚均为9.68-10mm左右，原始壁厚3mm，未发生明显减薄情况。

（5）2021年4月1日，气压机二段入口本体法兰配对管线法兰焊道南北两侧渗漏，对焊道周围管段分别进行了测厚，两侧壁厚均为9.7-10mm左右，原始壁厚10mm，未发生明显减薄情况。

（6）2021年9月27日，二段入口富气线自D-10303至压缩机入口水平段文丘里管流量计焊道北侧中间位置出现裂纹渗漏，该裂纹共4cm长，位于热影响区离焊道3mm处，对焊道周围管段分别进行了测厚，两侧壁厚均为9.6-10mm左右，原始壁厚10mm，未发生明显减薄情况。

三、产生腐蚀的可能性原因分析

对气压机富气采样分析，硫化氢是泄漏介质中的主要腐蚀介质，其余HCl、SO2、SO3等成份由于含量微少，可忽略不计。2017年富气中H2S的浓度为3082.6μL/L，2018年富气中H2S的浓度为3972.7μL/L，2019年富气中H2S的浓度为3325μL/L，2020年富气中H2S的浓度为3003.9μL/L，均属于硫化氢易腐蚀浓度范围。装置已对管线泄漏出的油状黏性物进行了采样，进行了化验分析，对样品中其中氯离子和硫酸根离子含量进行了分析，其中氯离子含量为7.47 mg/g，硫酸根离子含量为 29.74 mg/g。

通过腐蚀现象和情况判断造成二套ARGG装置富气系统腐蚀的原因为硫化物应力腐蚀开裂(SCC)。

四、结合装置现场实际情况进行腐蚀对比分析

由于二套ARGG装置加工原料为常减压装置加工后剩余的常减压渣油，硫及硫化物含量很高（3000mg/L左右），这些硫及硫化物在催化裂化的加工过程中又生成了以H2S为代表的新的硫化物，H2S 在加工过程中与液相水或汽相水混合，在特定温度范围内，温度与硫化物应力腐蚀破裂倾向成反比，在含有H2S和H2O的介质环境中，碳钢和低合金钢对SSC 敏感性最大，硫化氢环境下应力腐蚀开裂发生在82℃以下，比较敏感温度为25~40℃，二套ARGG装置富气系统管线工作温度在35~90℃范围内，尤其是一段入口和二段入口的温度为35~40℃，富气系统管线刚好处于腐蚀严重的温度区域。

同时在pH值为6~9的介质环境中，钢材发生硫化物腐蚀敏感性虽然随pH值的上升呈下降趋势，但在含有H2S和H2O的介质环境中达到腐蚀开裂需要的时间仍很短，因此催化装置富气系统管线工作的pH值环境也处于硫化物腐蚀影响很大的范围内。

根据富气系统管线中的介质以及裂纹产生的部位与形状，对比机械损伤腐蚀机理API571，富气系统焊道裂纹的原因主要是由于硫化物应力腐蚀开裂(SSC)和焊接应力引起的氢致开裂(SOHIC)导致。

上述二套ARGG装置的漏点均为焊道热影响区裂纹，位置在焊道的热影响区内，管线和管件材质均为20#钢。其中气压机二段入口管线、气压机富气入口管线管段、均为2017年检修期间更换且进行了热处理，通过对现场的泄漏情况进行分析，判断气压机富气入口管线焊道、二段入口温度引出点接管根部焊道、气压机二段入口本体法兰配对管线焊道可能是由于在最后高空焊道对口过程中，两端管口无法封闭，导致管线焊道热处理施工难度较大效果不好，残余热应力未完全消除，造成该处焊道发生湿硫化氢焊接应力腐蚀开裂的情况，其中气压机二段入口本体法兰配对管线弹簧支撑过于薄弱，支撑强度不够，导致该法兰焊道承受长时间拉应力，造成湿硫化氢应力腐蚀加速，截止2021年11月18日，该焊道前后共出现7处渗漏；气压机二段入口管线因在检修中冷器E10305过程中反复对下方U型弯处支撑进行拆除、恢复的过程中支撑性不好，且冬季该处地面易鼓包，造成支撑受力作用于管线，最终导致该管线始终存在应力，造成焊道发生应力腐蚀开裂；气压机出口放火炬管线和气压机二段反飞动副线均为1999年10月安装，均已使用21年，其中气压机二段反飞动副线阀上法兰位置为盲肠死角，存在积液的情况，导致该焊道长期处在湿硫化氢腐蚀的环境下，经过测厚，发现管壁未存在减薄情况，因此判断造成此处硫化氢应力腐蚀开裂的原因为该焊道可能存在较小的残余应力，经过长时间的腐蚀导致开裂的情况发生；气压机出口放火炬管线弯头处焊道裂纹，从现场安装角度发现该管线在安装时可能存在施工应力，管线上部紧贴楼板墙面，导致该泄漏弯头焊道处存在拉伸应力，虽然该管线操作温度较高（90℃左右），但此管段为盲肠，导致该位置温度相对较低，富气中的水蒸气易冷凝形成湿硫化氢腐蚀的环境，经过长时间的湿硫化氢应力腐蚀发生了开裂的情况。

五、设备原因导致管线腐蚀原因分析

在处理二段入口管线各漏点（富气自中冷器E10305冷却后至压缩机二段入口）的过程中发现，漏点处有大量酸性水溢出，通过对气压机二段入口管线脱液包单独脱液，发现酸性水量较大，为原管线带液8倍左右，分析为存在两种可能性，一是中冷器管束泄漏，循环水串至富气中，导致富气含水量增大。循环水压力为0.4MPa左右，一段出口压力为0.47MPa左右，理论上不会存在循环水串至富气中的情况发生，通过对中冷器富气冷后导淋脱液发现该处无水，判断中冷器管束未发生泄漏，排除中冷器泄漏原因；二是气压机级间分液罐气液分离器降液管堵塞或气液分离器滤芯腐蚀严重，导致气液分离效果变差，富气中的酸性水增多，由于二段入口管线无保温，使富气中的酸性水在富气线管壁上冷凝，在焊道周围洼陷位置富集，造成湿硫化氢应力腐蚀加剧。