石化企業(yè)壓力容器常見腐蝕及對(duì)策

袁哲

摘要：石化壓力容器的腐蝕對(duì)安全運(yùn)行產(chǎn)生極大的威脅，掌握壓力容器在生產(chǎn)運(yùn)行中的腐蝕情況，對(duì)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)采取措施，防止腐蝕擴(kuò)大，對(duì)延長設(shè)備使用壽命、降低生產(chǎn)成本，確保安全運(yùn)行有著積極的作用。本文主要分析了石化壓力容器的常見腐蝕類型，并進(jìn)一步提出了防腐措施。

關(guān)鍵詞：防腐；腐蝕；壓力容器；石化

在石化行業(yè)中，無機(jī)鹽、硫化物、氮化物、有機(jī)酸、氧、二氧化碳和水分等，雖然含量很少，但是他們對(duì)壓力容器及壓力管道腐蝕作用卻是巨大的。這是因?yàn)樗麄冊(cè)诩庸さ倪^程中直接引起腐蝕或間接地轉(zhuǎn)化為腐蝕介質(zhì)，從而導(dǎo)致壓力容器及壓力管道的腐蝕。

1.HCl-H2S-H2O型腐蝕

1.1腐蝕機(jī)理

HCl-H2S-H2O型腐蝕經(jīng)常發(fā)生在常減壓蒸餾裝置，腐蝕一般都比較嚴(yán)重，主要是因?yàn)樵秃}引起的。原油中的氯化鎂和氯化鈣在一定溫度下水解生成腐蝕性介質(zhì)HCl，原油中的硫化物分解出H2S，由于二者的沸點(diǎn)都比較低，在分餾塔塔頂聚集后和蒸汽冷凝水結(jié)合就會(huì)形成強(qiáng)酸型腐蝕介質(zhì)，主要腐蝕塔頂、塔盤及冷凝冷卻系統(tǒng)等氣液相變處

該型腐蝕作用于碳鋼表現(xiàn)為均勻腐蝕，0Cr13表現(xiàn)為點(diǎn)腐蝕，奧氏體不銹鋼表現(xiàn)為氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。H2S與鋼反應(yīng)生成FeS，具有保護(hù)膜的作用，然而氯離子破壞保護(hù)膜，這種反復(fù)的腐蝕過程大大加速了腐蝕速率。腐蝕反應(yīng)式如下：

Fe+ 2HCl →FeCl2+ H2

FeCl2 + H2S→ FeS↓ + HCl

Fe +H2S→FeS + H2

FeS + 2HCl→FeCl2+ H2S

在H2S作用下，鋼的腐蝕速率取決于FeS保護(hù)膜的厚度，腐蝕破壞的主要元兇是HCl。

1.2防護(hù)方法

①原油深度脫鹽：脫鹽從根本上減少氯離子的存在，大大降低腐蝕的形成。②原油加注堿液：加注堿液是為了讓剩余少量的MgCl2和CaCl2變?yōu)椴灰姿獾腘aCl，進(jìn)一步減少HCl的產(chǎn)生。

2.H2S-HCN-H20型腐蝕

2.1腐蝕機(jī)理

H2S-HCN-H20型腐蝕經(jīng)常發(fā)生在催化裂化裝置，硫化物在催化裂化條件下分解出H2S和一定比例的氮化物在合適的溫度及濕度的條件下形成了腐蝕環(huán)境。CN-可以使保護(hù)膜溶解生成絡(luò)合離子加速反應(yīng)的進(jìn)行，從而有利于氫向鋼表面滲透，大大提高了氫脆、氫鼓包的產(chǎn)生。CN-濃度越大，腐蝕就越嚴(yán)重。

2.2防護(hù)方法

①注入硫化物有機(jī)緩蝕劑將氰化物隔離。②采用水洗的辦法將氰化物脫除。

3.RNH2-CO2-H2S-H20型腐蝕

3.1腐蝕機(jī)理

RNH2-CO2-H2S-H20型腐蝕經(jīng)常發(fā)生在干氣及液化石油氣脫硫的再生塔底部及富液管線系統(tǒng)。在堿性條件下，其腐蝕形態(tài)是由二氧化碳和胺引起的應(yīng)力腐蝕開裂和均勻減薄。嚴(yán)重的腐蝕發(fā)生在有水參與下的高溫部位（90℃以上）。特別是二氧化碳濃度在30%左右時(shí)，腐蝕速率極快。

二氧化碳腐蝕反應(yīng)為：

Fe + 2CO2 + H2O → Fe（HCO3） 2 + H2

Fe（HCO3） 2 → FeCO3 + CO2 + H2O

盡管RNH2是強(qiáng)堿性的，在有游離水存在的條件下會(huì)出現(xiàn)局部的二氧化碳生成碳酸也是可以直接腐蝕設(shè)備。

3.2防護(hù)方法

①添加緩蝕劑，延緩腐蝕形成。②從胺液中去除污染物。③采用耐腐蝕材料，實(shí)驗(yàn)證明采用304、316等不銹鋼材料可以有效減少腐蝕。

4.環(huán)烷酸的高溫腐蝕

4.1腐蝕機(jī)理

環(huán)烷酸主要集中在柴油或輕潤滑油餾分中，腐蝕主要發(fā)生在溫度為220℃到400℃的部位。環(huán)烷酸的腐蝕形式外觀上具有明顯的特征，腐蝕的表面一般光滑無垢，流速低的時(shí)候僅僅留下尖銳的孔洞，流速高的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生順著流向的溝槽。

4.2防護(hù)方法

改進(jìn)使用材料，純鋁和鋁合金對(duì)環(huán)烷酸具有良好的抗腐蝕作用，但是焊接性能稍差，推薦使用擴(kuò)散滲鋁鋼經(jīng)濟(jì)實(shí)用可以有效防止高溫環(huán)烷酸腐蝕。

5.連多硫酸腐蝕

5.1腐蝕機(jī)理

在石化行業(yè)中，介質(zhì)中都或多或少含有H2S和活性硫，他們的化學(xué)性質(zhì)活潑，在高溫?zé)o水的情況下，可直接與設(shè)備表面的金屬鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成FeS，反應(yīng)過程如下：

H2S+Fe→FeS+H2S+Fe→FeS

這些FeS在設(shè)備表面形成一層致密的膜，從某種意義上來說，對(duì)設(shè)備可起到一定的保護(hù)作用，阻止了其他物料對(duì)設(shè)備表面的進(jìn)一步腐蝕。但是，當(dāng)裝置停車、降溫并打開設(shè)備后，空氣中含有大量O2和水分與設(shè)備表面的FeS發(fā)生反應(yīng)，便可生成多量的連多硫酸（H2SxO6， x=3，4，5…），反應(yīng)如下：

FeS+O2+2H2O→Fe2O3+H2SxO6

在連多硫酸和拉伸應(yīng)力的作用下，就很有可能發(fā)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂。通常是高溫、高壓含氫環(huán)境下反應(yīng)塔器及其襯里和內(nèi)構(gòu)件、儲(chǔ)罐、換熱器、壓力管道、特別是加氫脫硫催化重整等系統(tǒng)中用奧氏體鋼制的設(shè)備上容易發(fā)生該腐蝕。

5.2防護(hù)方法

①加盲板：設(shè)備停止運(yùn)行后，立即采取措施充氮使之與空氣隔絕，防止氧氣的進(jìn)入，使鐵的硫化物不能形成連多硫酸。②滲鋁鋼：滲鋁鋼是通過某種工藝將金屬鋁滲入到金屬表面并與鐵形成Fe-Al合金，形成致密的硫化膜阻止了腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展，且這層硫化膜在有氧和水的條件下也不會(huì)發(fā)生連多硫酸。③采用酸洗：根據(jù)連多硫酸應(yīng)力腐蝕發(fā)生的機(jī)理，可用堿來中和設(shè)備表面已產(chǎn)生的連多硫酸或抑制連多硫酸的產(chǎn)生。

6.酸露點(diǎn)腐蝕

6.1腐蝕機(jī)理

加熱爐中含硫燃料油在燃燒過程中可以生成高溫?zé)煔?，其中含有SO2和SO3，在加熱爐的低溫部位，SO3與空氣中的水分共同在露點(diǎn)部位冷凝，生成硫酸，這就產(chǎn)生硫酸露點(diǎn)腐蝕，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。

6.2防護(hù)方法

①使用低硫燃料，降低煙氣露點(diǎn)。②選用耐硫酸露點(diǎn)腐蝕材料，如管式空氣預(yù)熱器的低溫區(qū)可采用硼硅玻璃管。

7.結(jié)語

腐蝕引起的跑冒滴漏，造成環(huán)境嚴(yán)重污染的同時(shí)也給煉油廠的設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害，引起材料的大量損耗和浪費(fèi)。腐蝕控制是最有效的節(jié)約措施，腐蝕機(jī)理也是多樣化的，因而在生產(chǎn)實(shí)際中的腐蝕問題要具體問題具體分析，認(rèn)真、科學(xué)地研究腐蝕機(jī)理，選擇合理的防腐措施。

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