浸铝技术在炼油装置的应用前景

赵寅 代旭 南海

(中国石油辽阳石化分公司,辽宁 辽阳 111003)

浸铝技术在炼油装置的应用前景

赵寅 代旭 南海

(中国石油辽阳石化分公司,辽宁 辽阳 111003)

本文介绍了浸铝钢的性能特点和碳钢浸铝技术及在炼油厂的应用，以期为同行提供参考。

浸铝;碳钢;管束

1 概述

随着高含硫原油加工量的不断增大，石油化工设备的硫腐蚀问题日益突出，严重威胁设备正常运行和安全生产。硫腐蚀主要有高温硫腐蚀、湿H2S腐蚀，造成设备腐蚀十分严重。为此，有关单位和科研院所做了大量工作，寻求有效控制硫腐蚀的方法，以延长设备运行周期，提高企业的经济效益，其意义十分重大。

据相关资料介绍，我国早在20世纪60年代就有一些炼油厂开始试用浸铝钢，70年代末起，面临含酸原油加工，浸铝技术有了较快的发展，到90年代初，已陆续开发了多种工艺方法的浸铝技术，专家的研究和实验发现浸铝钢无论是在含硫的氧化性气氛中还是在高温H2S介质中均有良好的耐蚀性，耐蚀性可提高几十倍。因此，采用廉价的浸铝钢取代高档材质成为共识，在炼油装置上得到广泛应用。

2 浸铝钢性能

2.1 机械性能

浸铝钢的特点是要求浸铝后母材的机械性能与原材料基本相当或有所提高，如果母材的性能下降就失去了浸铝的意义。钢材浸铝的温度在950-1000℃，钢材处于奥氏体区，由于冷却速度的不同，母材可能出现各种不同的组织，对中、高合金钢这个过程易产生相变引起机械性能变化。目前合金钢浸铝应用不广，低碳钢浸铝后不产生相变，只有晶粒大小变化，如果浸铝工艺得当，晶粒还可细化，改善其性能，所以低碳钢浸铝应用最广。

2.2 良好的抗高温氧化性能

浸铝钢比不浸铝钢的抗氧化性能一般提高使用温度250-350℃，20#钢只能在500℃以下使用，浸铝后可在800℃使用，18-8不锈钢在800℃使用，浸铝后可在1000-1200℃工作。

2.3 良好的抗高温硫腐蚀性能

很多实验均表明，浸铝钢抗高温硫腐蚀性能，远远超过321钢和18-8钢，石化研究部门有关试验数据见下表：

抗高温硫腐蚀试验

2.4 耐磨性能

碳钢浸铝层是Fe-Al金属间化合物，从外表往里依次生成FeAl3→ Fe2Al5→ FeAl2→FeAl →Fe3Al。这些化合物硬而脆，HRC=60左右，耐磨性很好，下表是钢材磨损试验数据：

180 2.18马氏体Cr8CuMo 180 1.59材料 试验条件 试验机转速r/min 耐磨指数20#钢 自来水、室温 180 11 20#钢浸铝10-20目石英砂

3 碳钢渗(浸)铝技术简介

热浸法：热浸铝是将经过预处理的碳钢构件浸入熔触的铝液糟中，工件表面形成一层铝膜，取出后在炉中加热至900-950℃进行铝扩散，保温一定时间后铝扩散入工件形成铝铁合金层。

喷涂法：喷涂渗铝是在经过表面处理的工件表面喷涂一层铝膜，然后在炉温700℃时放进炉内升温至950℃扩散退火而得到铝铁合金层。

包埋法：包埋渗铝是以铝铁合金粉为主要渗剂，和催渗剂填料搅拌均匀。渗铝工件表面只须做简单的净化处理，放在一个钢制的渗铝箱内，用渗剂将构件包埋，然后移入电炉内加热至900～1050℃，在高温下进行扩散渗铝，基材表面经这样处理后产生一层铝铁合金层。

料浆感应法：料浆感应渗铝是把渗剂配成料浆，涂在经过表面处理的构件表面，烘干后连续通过中频感应器，进行扩散渗铝，在基体材料表层产生一层铝铁合金层。

4 浸铝技术在炼油厂的应用

我厂浸铝技术主要应用于换热器管束制作中，自2004年以来炼油厂使用热浸铝管束90余台，其中一些管束防腐效果明显，例如E1125、E1119、E4219AB等可延长使用寿命1个周期，有些管束经过一个大修周期打开后发现浸铝层已破坏。

炼油厂常减压550装置E1513减一线及减顶回流水冷器，大修期间发现设备的表面浸铝层已经被破坏，如图1所示。

图1 浸铝后的换热器管束

焦化装置分馏塔后冷器E4205A/B/C/D，管板及管内结有较厚的硬质垢层，部分管束被垢物堵死，严重影响换热效率，管板有较明显垢下腐蚀。图3、图4为E4205A/C的腐蚀结垢形貌，对所结垢物进行取样分析，结果在下表中可见。

腐蚀产物、垢物分析结果 单位：%

从E4205A垢样分析结果可见，垢物的组成有43%为氧化铝，这说明该设备在生产运行过程中浸铝层在循环水侧的环境中会导致浸铝层腐蚀，形成的腐蚀产物氧化铝附着在管板及管内，影响换热效果，故不提倡在换热器的循环水侧进行渗铝(浸铝)处理。

图2 炼油550装置E1513

图3 焦化E4205A

图4 焦化E4205C

5 结语

尽管浸铝钢具有抗高温氧化、抗硫腐蚀等诸多良好性能，但在实际应用仍存在一定的限制条件，因此浸铝技术应根据介质及操作条件合理应用，同时加强施工过程中的质量把控以及加强我厂的水质管理，才能使该技术起到提高设备使用寿命的作用。