典型焦化装置基于风险的腐蚀评估及寿命预测技术研究

典型焦化装置基于风险的腐蚀评估及寿命预测技术研究

张超吝方军

邯钢矿业分公司河北省邯郸056200

摘要：我国延迟焦化装置加工的原料主要有常减压渣油、超稠原油、循环油、重质燃料油等，沥青、油浆和污油掺炼比控制在5％～30％波动范围内。加之全球原油重质化和劣质化日渐严重，焦化装置长时间在高温高压的金属杂质、硫化物介质中运行，各个设备及管线无法避免的受到各种腐蚀类型的侵害，因此，对焦化装置的腐蚀研究迫在眉睫。

关键词:典型焦化装置；腐蚀评估；寿命预测

1管道的剩余寿命预测

1.1极限壁厚计算

本文选取公称直径为250mm的腐蚀管道计算极限壁厚，工程上通常采用ASMEB31.3标准、已知腐蚀裕量及ASME管道公称直径与剩余壁厚对照表计算，最终给出三个参考数值，并出于安全考虑选取三者中计算数值最大的作为管道极限壁厚，具体过程如下：

1)根据ASMEB31.3计算:

式中P—管道设计压力，取2.5MPa;D—管道外径，取250mm;S—管道最大设计应力，取103MPa;7]—根据ASMEE31.3计算的极限壁厚，值为3.05mm。2)根据腐蚀裕量计算:r2=腐蚀裕量=3.20mm。3)根据ASME管道公称直径-剩余壁厚计算：由ASME标准管道与壁厚关系表得，DN250碳钢管道对应退役极限T3为4.70mm。综合三种计算方法，选取计算结果K；中的最大值作为最终极限壁厚即4.7mm，将此值作为目前腐蚀情况下的极限壁厚预警值。

1.2剩余寿命计算

式中—第一次测厚数据，取8.00mm;A-最近一次测厚数据，取7.46mm;(2)仏一测厚数据时间差，取1.50yr;M—平均腐蚀速率，计算得值为.36mm/yr。本装置焦化原料的密度为1.017g/cm3，残炭为10.24%，硫质量分数为1.65%，酸值为0.5rngK0H/g，根据API581[2]中湿硫化氢腐蚀条件下碳钢腐蚀速率估计值表对照，符合估计值范围.lmm/yi0.5mm/yr，故验证计算准确腐蚀速率值带入式(3)即可计算得出剩余寿命估计值：

式中屯一最近一次检测腐蚀坑深，取^-A=10.00mm-7.46mm=2.54mm；<iax—最大允许腐蚀坑深，取4.42mm(在缺少腐蚀信息时，根据文献[6]允许按已知蚀坑深、腐蚀区域长度的2倍作为极限缺陷寸）；tc一剩余寿命，计算得5.22yr#故得出结论，根据目前所测得的测厚数据计算出的腐蚀速率，管道服役5.22年后将达到报废极限，结合最近一次测厚日期，由式(4)得出管道报废日期：

式中Q—最近一次读数日期，取06/10/2015;b—管道报废日期，计算得值为08/29/2020由此计算建议下次检验日期。1.3建议下次检验日期计算检验维修是实现装置设备安全化的前提，而炼化装置设备管线繁杂，维修检验耗时耗力，因此对于下次检验日期的计算十分重要。本文根据API581标准选取两种方法计算检验周期，选取其中的最小值确定下次检验日期，具体计算过程如下！a)由管道参数及标准确定的设备定期检验周期，按照API5807」取3yr;b)由腐蚀裕量计算检验周期，计算过程如下：根据腐蚀裕量确定的腐蚀速度=平均腐蚀速率X2腐蚀裕量=现有壁厚值-极限壁厚值检验周期=腐蚀裕量/根据腐蚀裕量确定的腐

式中^一建议下次检验日期，计算得值为09/06/2018。

2重蜡油发生器的寿命预测

现场使用面测厚技术对重蜡油蒸汽发生器进行检测，其储装介质为重蜡油/除氧水，工作压力1.30MPa、工作温度350°C(壳体），被测腐蚀区域材料为16MnR(壳体），被测腐蚀区域面扫描图像如图1所示。检测结果可自动按照软件设定，图1所示最小壁厚为11.65mm、平均壁厚为13.75mm，利用软件自动筛选功能，针对数据中的低f正常壁厚的点进行自动筛选，筛选后具体数据如表1所示.

根据现场测厚数据及历史记录测厚数据，对重蜡油蒸汽发生器固定测厚区域的腐蚀速率及建议下次检验日期进行计算，便于科学有效地进行下次腐蚀检查、腐蚀监测等，具体计算过程如下。

2.1平均腐蚀速率计算

式中R^*最近一次测厚数据，取11.69mm;Dx一第一次测厚数据，取11.90mm;A-测厚数据时间差，取〇.49F;%一计算腐蚀速率，计算得值为〇.43mm/yrg本装置焦化原料的密度为1.017g/cm3，残炭为10.24%，硫质量分数为1.65%，酸值为0?5mg.KOH/g，按表2所示的测厚数值，根据4P/581中湿硫化氢腐蚀条件下碳钢腐蚀速率估计值表对照，符合估计值范围〇.lmm/yr~0.5mm/yi?，故验证计算准确。

2.2剩余寿命计算

根据API510[8]中压力容器设计壁厚计算公式计算腐蚀区域的设计壁厚，如下：

式中P—设计压力，取4.OMPa;Di一壳体内径，取1000mm;v—焊缝系数，取[0,1]，—壳体材质（16MnR)在设计温度（350T：)时的许用应力，查阅GB150材料许用应力参数表得数值为134MPa;d,一设计壁厚,计算得15.15mm。将腐蚀速率&值带入式(8)即可计算得出剩余寿命估计值：

3结论

目前，国内外焦化工艺的生产形式以流化焦化、灵活焦化及延迟焦化三种为主，与其他两种工艺相比，延迟焦化工艺技术不存在复杂性、高投资性、副产物不可控性等缺点，且其低投入高产出，基于此优势世界上八成以上的焦化处理都选用延迟焦化工艺。

参考文献

[1]高姗.典型焦化装置基于风险的腐蚀评估及寿命预测技术研究[D].北京化工大学,2016.

[2]戴光,邱枫,张颖,等.基于风险与声发射检测数据分析的储罐底板腐蚀剩余寿命预测方法研究[J].压力容器,2014(1):62-67.