抗H2S应力腐蚀08Cr2AlMo钢制换热器

抗H2S应力腐蚀08Cr2AlMo钢制换热器 摘要：本文简述了抗HS应力腐蚀腐蚀换热管新材料08Cr2AlMo的化学成份、力学性能、2 加工工艺性能、抗腐蚀性能、使用介质环境以及在一些石化企业的使用情况。介绍了08Cr2AlMo新型耐腐蚀管材换热器管束的制造工艺。 关键词：耐蚀管材 管束 制造工艺 钢制管壳式换热器在石油化工行业中应用十分普遍，换热器的结构，换热管、换热 管与管板的连接接头是相对薄弱的环节，实际使用情况也明，换热器不是因换热管腐蚀严 重穿孔，就是由于管头泄漏而失效。通过改进管头结构，采用胀接加焊接；在制造上完 善工艺：严格把好管板加工质量关、控制管板与管子的硬度差、正确选用胀管器、控制合适 的胀管率、管头焊接采用全自动氩弧焊保证焊接质量、采取上述措施后，完全能够确保换热 器管头质量。但是，若换热管的材质耐介质腐蚀的能力较差，那么管头制造质量再好也没用。 随着我国经济与国际接轨，走向市场化。原油的来源及品种扩大了，进口原油大部分来自中 东，原油的劣化突出表现在含硫量的大大增加，因而使炼油厂设备的腐蚀变得更加复杂严重。 由于目前装置设备和系统设备是按原来处理国产低硫原油设计制造的，因此设备的适应能力 差，进口原油的增长带来了设备和系统的全面腐蚀。尤其是换热设备， 其结构是管壳式的，它的工艺特点决定换热管的壁厚只能是薄壁，所以换热设 备因换热管腐蚀失效而影响安全生产的矛盾越来越突出，为了保证其长周期安全运行，迫切 需要开发一些新型的耐腐蚀材料用于制造换热器的管束，以满足日益发展的炼油生产需要。 为了满足石化企业的需要，上海材料研究所、上海炼油厂、江苏兴澄集团公司三方合作， 在12Cr2AlMoV的基础上，联合研制开发了具有高的抗HS-HO系、HS-HCl-HO系应力腐蚀开2222裂能力，又具备抗高温硫腐蚀能力和耐稀有机酸腐蚀能力的08Cr2AlMo换热器专用无缝钢管新钢种。新钢种在化学成份上保留了耐蚀元素Cr、Al、Mo的含量，降低了钢的含C量，取消了V含量，这样既保持了耐蚀性能又保证了钢管的硬度与炼油设备常用的16Mn锻件的硬度相匹配，确保良好的胀接性能。08Cr2AlMo钢在炼钢工艺上采用了最先进的冶炼设备，加上“电 炉—精炼—连铸—连轧”生产工艺，提高了钢的纯净度，并配有专用焊接材料，使该钢具有 良好的可焊性，对该钢种进行抗HS应力腐蚀试验、HCl水溶液腐蚀试验、水质腐蚀试验，试2 验结果表明，其耐腐蚀性能明显优于炼油换热设备常用管材10、12Cr2Mo。 08Cr2AlMo钢用作换热管，常用规格是φ19×2、φ25×2.5，采用冷拔拉管，最后经940? 正火+700?退火处理，其晶粒组织为铁素体+珠光体，晶粒度为8级，非金属夹杂物远小于1.5级。08Cr2AlMo钢还具有好高温力学性能及低的脆性转变温度，使用温度范围为 —60?—500?。该钢种已通过了全国压力容器化技术委员会和国家技术监督局的评审和 认证，并于99年底通过了江苏省科委组织的成果鉴定。08Cr2AlMo钢管的价格与不锈钢相比有明显的优势，耐腐蚀性能在含Cl离子的环境中又优于不锈钢，应用发展前景广阔。从99年起陆续在上海炼油厂、南京炼油厂、茂名石化炼油厂、金陵石化炼油厂、大连石油七厂、 乌鲁木齐石化公司等单位中得到应用。下表为08Cr2AlMo钢管在上海炼油厂应用概况。 材质 介质 设备名称 管板 管子 壳程 管程 HS 蒸汽冷却器 12Cr2Mo锻 08Cr2AlMo 水 蜡、H2、、2轻柴油-富吸收油换热器 16Mn锻 08Cr2AlMo 富吸收油 轻柴油 常五线水冷器 16Mn锻 08Cr2AlMo 常五线油 循环水 蜡油蒸汽发生器 16Mn锻 08Cr2AlMo 蒸汽、水 蜡油 一段油冷却器 16Mn锻 08Cr2AlMo 一段油 循环水 高压丙烷备用冷却器 16Mn锻 08Cr2AlMo 丙烷 循环水 氢气压缩机中冷器 16Mn锻 08Cr2AlMo 冷却水 氢气 减四线冷却器 16Mn锻 08Cr2AlMo 减四线油 循环水 初顶冷凝器 16Mn锻 08Cr2AlMo 空气 初顶油、汽 减顶空冷器 16Mn锻 08Cr2AlMo 空气 减顶油、汽 常四线软化水换热器 16Mn锻 08Cr2AlMo 常四线 软化水 08Cr2AlMo钢制管束，在石化行业使用的介质环境通常有以下几种：加氢环境下、HS+HC+H22腐蚀环境、HS+HCN+HO腐蚀环境、HS+HO腐蚀环境。从08Cr2AlMo在上述四种介质 2222 腐蚀环境中使用情况来看，其耐腐蚀能 力明显优于原来使用的18—8、10钢。 综上所述，从08Cr2AlMo钢管的化学成份、力学性能、加工工艺性能、耐腐蚀性能、价格优 势以及众多石化企业 使用情况来看，确是一种很有前景的抗HS应力腐蚀新型换热管材料。 2 江苏张家港市圣诺江南化工机械有限公司具有???类压力容器设计制造许可证和ASME证，通过了ISO9002质量体系认证。公司多年来为扬子、大连、大庆、九江等石化企业制作 了大量的换热器，得到了用户的广泛好评，并在换热器的加工制作中积累了成熟的经验，公 司现拥有三台管子管板全自动氩弧焊机，正在逐步成为换热器的专业生产单位。 公司与江苏兴澄集团公司是紧邻，一直关注着08Cr2AlMo换热管的开发和生产应用，已为大 连石化等单位制造了数十台08Cr2AlMo换热器管束，完全掌握了其制造工艺。在08Cr2AlMo换热器管束制造时，采取了以下措施：管头焊接采用角焊缝，管子伸出管板端面3.5mm，以防管端烧损；参照合肥通用所的08Cr2AlMo焊接性能报告进行焊接工艺评定试验；管头焊接 采用全自动氩弧焊，焊前预热温度150? ，后热处理温度250?×0.5h，焊后管头在670? 下消除应力热处理；控制管头焊缝硬度不大于220HB；热处理后进行管头贴胀以消除间隙腐 蚀；控制胀管率；胀接后管头100%PT。管束经压力试验，管头未发现泄漏，表明管头外表成 型美观，内在质量过硬。 新型的08Cr2AlMo耐腐蚀专用换热管结合成熟的换热器制造经验，我们能够为石化行业提供 经济耐用的换热设备。