中国石油格尔木炼油厂 青海 格尔木 816000
摘要：格尔木炼油厂催化装置提升管上的8支热电偶存在磨损泄露问题，是影响长周期运行的难题之一，本文对提升管上所用热电偶套管的耐磨因素进行分析，提出抗磨解决对策。
关键词：热电偶；耐磨；抗磨
1、使用情况
提升管内操作温度480-500℃，压力0.22MPa，介质为“雾化渣油+催化剂，催化剂主要成分为AL2O3。这种高硬度的催化剂颗粒以14m/s的速度冲刷着保护套管产生了严重的磨损，有时达不到一个生产周期就被磨穿泄漏，容易造成火灾，解决提升管热电偶套管抗磨性就具有十分重要的意义。
表1 五年内所用的三种催化剂的主要组分构成
组分（%）IIIIII
AL2O352.952.248.9
*AL2O3的硬度为HV1700-2200。
2、磨蚀分析
2.1磨蚀机理
提升管上热电偶套管的磨损属于高温下的冲刷磨粒磨损：1、500℃的高温改变了套管金相组织结构，套管硬度下降，磨损加重。2、高温氧化大大降低套管韧性，催化剂冲刷时氧化层容易崩落。3、介质中硫、氮等腐蚀性成分加速了套管的腐蚀，并且腐蚀产物更为脆而松软，很快会冲蚀掉，露出新鲜的大面积活性金属表面更容易产生化学腐蚀，导致了腐蚀加速了磨损，磨损又加快了腐蚀。
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2.2 与磨蚀速度有关的因素
研究材料表明：在转盘冲击磨损试验机上进行试验，得出磨损与速度呈2.3次方关系：
W=C1V2.3
式中 W—每克磨料作用下的材料磨损失重，mg/g；
C1—常数；
V—流速，m/s.
图2 流速与磨损的关系
此外，磨损失重与磨砺颗粒的硬度和体积都有关系，催化剂的主要成分是AL2O3，其硬度在HV1700-2200。其硬度越大，冲击磨蚀效果越明显，同时磨粒体积对磨蚀速度也有影响。因此催化剂中AL2O3的硬度和体积应考虑在内。可以总结出热电偶套管在提升管内环境下的磨蚀速度与油气和催化剂混合物的流速大小、磨粒硬度及磨粒体积有关。
3抗磨防磨对策
3.1 抗磨对策
可以采用先在保护套管表面喷涂一层硬质合金材料，如Co基合金保护层、Ni基合金保护层、以及碳化钨保护层，提高套管自身表面硬度，并且硬质合金喷涂层越厚越能提高抗磨蚀冲刷能力，在喷涂硬质合金层外再喷涂一层抗腐蚀材料，避免介质中的硫、氮等腐蚀性介质引起的腐蚀。这样既避免了自身硬度不足，又避免了化学腐蚀，从而提高了抗磨蚀能力。
3.2 防磨对策
根据流体流动特性愈靠近管内壁流速愈小，管内壁流速趋近于零。可以选择安装时让套管避开最大流速，磨损自然减弱，且距离管道内壁越近磨蚀越小。此外可以优先选用更为适宜的催化剂，让催化剂中AL2O3成分含量降低或降低其硬度。
4改进措施
针对以上理论分析和实际应用经验，提出以下几种措施：
提高套管阻尼可以降低磨粒冲刷引起的振动幅值，在套管安装件内增加一个固定支撑圈，提高套管固有频率，提高抗磨蚀能力。
1.
图3 保护圈图示
2. 尽量加大套管表面硬质合金喷涂层厚度，提高套管的抗磨蚀能力，延长使用寿命。
3. 安装位置尽量避开流速最大部位，避免最大磨蚀。
4. 可以尝试改进设计，改变测量端的截面形状，可将套管表面加工成流线型，使流体尽量不产生漩涡脱落现象，减缓磨蚀。
5. 在此基础上优先选用隔漏型结构套管型式。隔漏结构能够有效避免磨蚀泄漏后而引发的火灾等紧急事故，提高了安全度。
6. 参考文献：
[1]刘家浚编.《材料磨损原理及其耐磨性》.北京.清华大学出版社.1993
[2]白莱文思RD.《流体诱发振动》.北京.机械工业出版社.2000
论文作者:毛云峰
论文发表刊物:《文化时代》2019年15期
论文发表时间:2019/10/28
标签：套管论文; 磨损论文; 催化剂论文; 硬度论文; 流速论文; 热电偶论文; 格尔木论文; 《文化时代》2019年15期论文;