浅谈油田注汽锅炉对流段弯头腐蚀原因

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1、浅谈油田注汽锅炉对流段弯头腐蚀原因摘要：油田注汽锅炉是油田热采稠油的关键专用设备，虽然其功能类似于一般的工业锅炉，但结构要复杂得多。注汽锅炉炉管由预热段、对流段和辐射段三段组成，三段炉管的温度和压力有明显的差别，而对流段和辐射段长期处于高温、高压的恶劣工况。尤其是油田注汽锅炉的炉管弯头多为热推弯头，弯头质量受许多因素的影响，且弯头工作条件与炉管直管段工作条件不同，弯头首先遭受腐蚀的现象必然存在。关键词：注汽锅炉对流段弯头腐蚀Abstract：theoilfieldforthevaporinjectionboilerino订fieldisthekeyofhotheavyspecialeq

2、uipment,althoughitsfunctionissimilartothegeneralindustrialboiler,butstructureismuchmorecomplex・Forthevaporinjectionboilerbypreheatingfurnacepipesection,convectionandradiationsectionforthreesegments,threesectionsoffurnacetubetemperatureandpressurehaveobviousdifference,andconvectionandradiationsec

3、tionforlong-terminhightemperatureandhighpressureofpoorworkingconditions.Especiallyforthevaporinjectionboileroilfieldoffurnacetubeelbowformorehotpushelbow,elbowqualitysuffermanyfactors,andelbowworkingconditionsandstraightpipefurnacetubedifferentworkingconditions,elbowfirstsuffercorrosionphenomena

4、exists.Keywords：forthevaporinjectionboilerconvectionsectionelbowcorrosion中图分类号：TK229文献标识码：A文章编号：某油田专用油田注汽锅炉(注汽锅炉)由过渡段、对流段和辐射段三段组成。对流段炉管为4)76mmX10mm的20G钢管，弯头为e76mmX10nim的20G,180°。管内介质为汽水混合物。油田注汽锅炉额定蒸发量20t/h,工作压力17.16MPa,蒸汽干度85%o对流段给水入口温度220°C,蒸汽出口温度350°Co2008年春季投入使用，近期停炉过程中，经壁厚检测，发现壁厚明显减薄。经计算已影响到

5、油田注汽锅炉的使用安全，为此，截取对流段弯头1个，分析腐蚀原因。1、检验与分析(1)取样位置检验样品取样位置如图1所示。(1)成分分析弯头化学成分分析结果见表1(2)弯头减薄量截取弯头不同截面，测量壁厚。表2是弯头壁厚的测量结果。从表2中的数据可以看出，弯头的壁厚大部分均有所减薄，分析其原因弯头内表面腐蚀是炉管减薄的主要原因。以设计厚度10mm来计算，减薄量为4.4mmo管内壁腐蚀坑深度最深达4mm,浅坑达1.5mm。(3)外观检验截取的对流段弯头。宏观检查可以看出，弯头外壁腐蚀轻微，基本与原管材弯头表面没有差别。弯头内壁表面腐蚀严重，大部分腐蚀产物脱落，露出深浅不一的蚀坑。部分腐蚀产

6、物呈现分层结构，大部分为黑色，一小部分为棕色。(4)硬度受检炉管弯头硬度测试结果如表3所示。(5)腐蚀产物分析炉管外壁受热对流作用，炉管产生氧化腐蚀，是壁厚减薄的次要因素，氧化产物主要为Fe304o管内壁附着腐蚀产物分析结果为Fe304、Fe2O3、Si02o(6)腐蚀内壁显微分析与腐蚀产物相邻的内壁扫描电镜显微分析结果可以看出，腐蚀产物覆盖下的内壁表面管材基体形成由内向外的微裂纹，裂纹深达2mm左右。2、弯头腐蚀原因分析热采用的高压油田注汽锅炉是用来给稠油井注高压湿蒸汽的专用设备，炉管材料为20G钢。经化学成分分析和性能测试，炉管弯头材料符合GB5310-1995《高压锅炉用无缝钢管

7、》中20G钢管的标准。组织为铁素体加珠光体，属正常组织。炉管外壁腐蚀轻微，内壁布满蚀坑，有一定表面冲蚀的痕迹。腐蚀产物为黑色，呈粗糙疏松状。腐蚀产物经X射线衍射检测，其主要成分为Fe304和Fe203。对流段炉管弯头取样位置处于汽水混合区，弯头首先遭受汽水腐蚀。管材20G中铁元素和水蒸气接触，发生如下反应：3Fe+4H20-*Fe304+4H2to在水蒸气和有氧的条件下，Fe304又生成Fe203，其反应式如下：Fe304+H20-3Fe203