分析双相不锈钢在炼油工业的应用

   这是双相不锈钢使用较多的领域之一，主要用在常减压蒸馏，催化裂化和加氢脱硫等装置。国内外都有成功的使用经验，也存在失效的事例。
   ①常减压装置
     在塔顶的低温轻油部位及冷凝冷却系统处于温度＜120℃的 HCl-H2S-H2O腐蚀环境，尤其在炼制含盐、含硫高的原油时，Clˉ含量最高可达2000-4000 mg/L，一般为100 mg/L左右，H2S一般为32-65 mg/L，在此环境中碳钢会产生严重的均匀腐蚀，0Cr13表现为点蚀，奥氏体不锈钢则为应力腐蚀破裂。当采用原油深度脱盐及综合工艺防腐后，Clˉ可控制在20-30mg/L ，H2S≤32mg/L，如果油品较杂，破乳剂不能很好适应时，脱盐达不到控制的Clˉ含量，仍会带来设备的腐蚀问题。    早在70年代采用鲁宁输油管线油的南京炼油厂和济南炼油厂在这一系统中即采用了00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢，主要集中用于常减压塔顶衬里（或复合板），塔内构件，常顶空冷器，减顶增湿空冷器，减顶后冷水冷器管芯，油水分离器衬里等，取得良好的使用使用效果，最长的已使用20年。典型介质条件（以减顶冷凝水为例）：pH:7-8.3，Clˉ:16.51-499mg/L，一般＜150mg/L，H2S: 52.7-175.93mg/L（最高1055 mg/L），80年代以后，在沿海的天津炼油厂先后使用了4台00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢的减顶后冷水冷器管芯，现在仍在服役。
   使用最多的当属现在的镇海炼化公司,该公司是我国最大的炼油基地,加工能力为1600万吨,进入世界百强.该公司早在80年代就使用了4台00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢的减压塔一,二级抽空冷却器管束的换热管.1998年在800万吨/年常压塔塔顶部位全部换用了2205+20R复合板, 8台减压塔顶冷凝冷却器的管芯全部使用了国产2205焊管和2205+16MnR复合板管板,已连续运行5年.
   ②催化裂化装置
   原油中除盐、硫等杂质外，在二次加工原料油中还含有0.5%以上的氮化合物，经催化剂作用热解后，在催化裂化的分馏和吸收稳定部位出现HCN-H2S-H2O的腐蚀环境。国内南京、济南等炼油厂先后用00Cr18Ni5Mo3Si2钢制作了催化吸收解吸塔的衬里，塔盘板和浮伐等，取得了良好的使用效果。国外在催化裂化装置的汽油再热器使用3RE60（与国产00Cr18Ni5Mo3Si2钢相当）钢。
   ③加氢裂化，加氢处理装置
   80年代以来国外采用3RE60和SAF 2205（与国产的00Cr22Ni5Mo3N钢相当）钢用作加氢裂化，加氢脱硫等二次加工装置中的空冷器，热交换器等的管束、管板和封头的较多，这方面既有不少成功的经验，也有失败的事例，国内采用的不多。这些设备处于H2S-H2-NH3-H20并含有Clˉ的环境，也是湿H2S的系统。在加氢裂化装置中空冷器的腐蚀是比较严重的，瑞典自1983年开始有10台空冷器使用的是SAF 2205钢，流出物的KP值（流出物的腐蚀系数KP=mol%NH3×mol%H2S）范围为0.1-1，Clˉ20ppm ，压力12MPa，入口流速6 m/s，入口温度130℃，设备经数年的运行，没有发生腐蚀或磨损腐蚀。美国在California一个炼油厂的三台热交换器管芯陆续都使用了3RE60钢，1992年检查时，情况良好。另一家US石油公司的几台空冷器（工艺物流中含65-85%H2，炭氢化合物，H2S，5-8MPa，110-205 ℃）已使用了8-11年，其上游和下游的几台热交换器也同样未发生问题。但是也有失败的事例，美国另一炼油厂的3RE60钢热交换器，管程入口温度285℃，维持210℃，从低压分离器来的液体组分进入壳程的温度88℃，维持220℃，管程压力11.5MPa，壳程压力0.6MPa。该设备于1994年使用3年后泄漏，裂纹出现在近管板处的管子内外壁上。经分析管外壁为FeS腐蚀产物所覆盖，Clˉ高达1%，管内壁较干净，只有少数点坑。外壁裂纹较少，属氯化物应力腐蚀破裂，内壁裂纹多，属硫化物应力腐蚀破裂(SSCC)。
   其他在中东，东欧个别炼油厂的3RE60空冷器运转几年后，于1992年也出现了类似问题，裂纹均发生在管与管板焊接处的热影响区，该处的铁素体量分别高达100%和＞75%，这样的组织必然对氢致开裂(HIC)敏感。
   综观这几个失效事例，多数都是与设备制造技术有关，但是看来双相不锈钢尽管有多年的使用经验，在加氢系统中尚未建立起安全可靠的使用介质的上限条件也是一个原因。
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