В отечественном нефтеперерабатывающем оборудовании для печных деталей применяются жаропрочные материалы (табл. 7.5), которые при проектировании печей, как правило, выбирают, исходя из нагруженности деталей и их рабочей тем­пературы, без учета агрессивности предполагаемого к исполь­зованию топлива, что в 1978 г. на Мозырском НПЗ в печах П-101 п П-102 установки ЛK-6У привело к аварийному выходу из строя трубных решеток конвекционной зоны из-за интенсив­ной их коррозии. Трубные решетки были выполнены из стали 20Х23Н18 толщиной 10 мм, проектная температура перевала 780°С вид топлива в проекте не был оговорен. На этих печах в качестве топлива использовали мазут марки 100. 

Таблица 7.5. Рекомендуемые материалы для печных деталей

Действи­тельная температура на перевале была значительно выше про­ектной, но не превышала максимального предела применения стали 20Х23Н18 (1000°С) для неагрессивного топлива. После двух лет работы печей на трубных решетках наблюдалось уто­нение с 10 до 6 мм, а в последующие 6 мес работы печи про­изошло утонение до 1 мм в нижней части, расположенной в зоне перевала печи.

Результаты исследований [16] вышедшей из строя труб­ной решетки показали, что материал соответствует стали 20Х23Н18, в продуктах коррозии имеется 3,8% V, 4,5% Na2SО4. Рентгеновский фазовый анализ этих продуктов кор­розии выявил, что ванадий в них находится в виде V2O3 и V2О5, а сера—в виде Na2SО4 и FеS. Зольные отложения про­дуктов горения состоят из множества серосодержащих соеди­нений (Na2SO4, K2S2O7. Na2S2О7 и др.), некоторые из них имеют низкую температуру плавления (Na2S2О7 — 400°С, K2S2O7 — 535 °С).

Внешний вид разрушенной трубной решетки и другие ре­зультаты исследований свидетельствуют о том, что разруше­ние ее произошло вследствие интенсивной сульфидно-ванадиевой коррозии в продуктах сгорания мазута, вызванной повышением температуры на перевале выше допустимой (900 С) для указанного вида топлива.

При обследовании ряда НПЗ и НПК оказалось, что только на одном НПК одна печь установки карбамидной депарафинизации работает на мазутном топливе. На этой печи строго контролируется температура на перевале (дымовых га­зов), После четырех лет работы этой печи наблюдается по­вышенная коррозия печных деталей. На всех остальных НПЗ в качестве топлива применяется газ или жидкое топливо, не содержащее V и Na2SО4, чем и объясняется отсутствие случаев выхода из строя лечных деталей из-за интенсивной коррозии на отечественных НПЗ.

На установках перегонки сырой нефти, на печах платформиига, каталитического крекинга настенные опоры труб из стали типа 25Cr—12Ni после 14 мес эксплуатации в среде сжигания мазута, содержащего 100 мг/кг ванадия, 2000 мг/кг натрия и 3—5 % серы, полностью разрушились из-за сильной коррозии металла. При 850°С в нефтяной печи, обогреваемой мазутом, содержащим 1,8—2% серы и 15—60 мг/кг ванадия, литые опоры из хромоникелевых сталей подвергались значи­тельной коррозии.

В печах платформинга на боковых опорах из сталей 25Сг—12Ni после двух лет работы при 850 °С наблюдалась коррозия под зольным отложением при повышенном отноше­нии V2О5:Na2О (V2О5— 48 %, Na2О — 2%).

По данным исследований, проведенных в Германии, при любых минимальных концентрациях примесей (V—50 мг/кг, Na — 7 мг/кг, S—2,5%) наблюдается сильная коррозия печных деталей.

Промышленные опыты [17] на 75 опорах труб перегрева­теля теплоцентрали в Нью-Йорке показали, что после 1200 ч эксплуатации при температуре 700—1000°С в среде сжигания мазута, содержащего 100—400 мг/кг ванадия, 20—80 мг/кг натрия и 1,5—4% серы, все хромоникелевые стали на 100% (полностью) подвергались коррозии. Удовлетворительные ре­зультаты были получены только на сплавах 50Cr—50Ni и 60Сг—40Ni.

Результаты испытаний серии жаропрочных материалов в промышленных печах нефтеперерабатывающих заводов Германии свидетельствуют о том, что сталь типа 25Cr—-20Ni менее стой­ка в среде сжигания мазута, чем сталь 25Cr—12Ni. Скорость коррозии стали 25Сг—12Ni в установке каталитическою кре­кинга 3,5 мм/год, а при 1000—1050 С при сжигании мазута с содержанием ванадия до 50 мг/кг — порядка 8,7 мм/год. 

Рис. 7.9. Уменьшение толщины стенки труб на стали типа 18—8 в зависимости от срока эксплуатации в газомазутных котлах [19]