氣相防腐劑在停備用煉油裝置防腐蝕中的應用

李明成,高永衛(wèi),張曉燕,李 康,王 斌,賈文孝

(1.中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化廠，新疆 喀什 844804;2.蘭州金隴鑫化工科技有限公司，甘肅 蘭州 730070)

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氣相防腐劑在停備用煉油裝置防腐蝕中的應用

李明成1,高永衛(wèi)1,張曉燕1,李 康2,王 斌2,賈文孝2

(1.中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化廠，新疆 喀什 844804;2.蘭州金隴鑫化工科技有限公司，甘肅 蘭州 730070)

分析了停備用設備腐蝕的主要原因,介紹了中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化廠500 kt煉油成套設備的腐蝕情況、防腐蝕材料的選擇及填裝，停備用設備氣相防腐劑的防腐蝕機理、用途及特點。并結合該廠2015年使用停備用設備氣相防腐劑的實際使用情況，驗證了停備用設備氣相防腐劑在煉油成套設備停備用期間有良好的防腐蝕效果。

停備用設備 煉油設備 氣相防腐劑

1 基本情況

由于生產(chǎn)計劃的調(diào)整，中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化廠(塔西南石化廠)500 kt煉油成套設備于2014年年底正式停工進入設備備用期。2015年9月開始陸續(xù)打開了需做防腐蝕的所有設備，經(jīng)過實地勘察和拍照取證發(fā)現(xiàn)所有設備基本上都有腐蝕情況發(fā)生，較為嚴重的為部分罐及塔。存放腐蝕介質(zhì)的罐整體腐蝕都非常嚴重，內(nèi)表層全部覆蓋滿銹跡，有些地方鐵銹層能達到2 mm左右。塔的底部腐蝕不是很厲害，中部開始腐蝕銹跡慢慢變多，越往塔上部腐蝕越嚴重,鐵銹層也越厚，最厚處銹層也能達到2 mm左右。沒有抗大氣腐蝕能力的設備在閑置期間腐蝕比運行期間嚴重得多[1],如不采取保護措施,會發(fā)生大規(guī)模地腐蝕或穿孔,造成設備重新啟用困難甚至過早報廢造成極大的經(jīng)濟損失。

1.2 腐蝕原因

大氣腐蝕主要是氧去極化過程,沒有氧氣,金屬的大氣腐蝕不會發(fā)生。然而,在有氧的情況下,金屬表面與含有腐蝕性的電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學作用而產(chǎn)生破壞[2]。

由于金屬表面水膜很薄,空氣中的氧容易到達金屬表面,因而陰極過程很容易進行。在潮濕的大氣介質(zhì)中,金屬表面常處于干濕交替的狀態(tài),此時,金屬表面的銹層能夠加速腐蝕，當濕度進一步加大時,銹層可以與溶解氧一起作為陰極去極化劑。

為減緩金屬腐蝕,人們采用許多方法來防護金屬,其中添加停備用設備氣相防腐劑就是一個既經(jīng)濟又實用的方法,已成為一種重要的防腐蝕手段。

1.3 防腐蝕材料的選擇及填裝

為減緩該廠已停工的500 kt煉油成套設備的腐蝕，采用許多方法來減緩設備腐蝕，經(jīng)過技術比較和產(chǎn)品篩選決定采用蘭州某化工科技有限公司生產(chǎn)的停備用設備氣相防腐劑，進行停用期間設備防腐保護。2015年9月陸續(xù)開始填裝作業(yè)，填裝作業(yè)前該廠設備管理和維護部門匯同蘭州該化工科技有限公司技術人員制定了嚴格的填裝方案，并在填裝作業(yè)期間由該公司提供了駐場填裝技術指導。由于設備較多填裝過程較長,2015年10月20日填裝完畢進入防腐期。

——因地制宜，特色發(fā)展。根據(jù)區(qū)域特點和資源稟賦，以市場為導向，因地制宜，科學規(guī)劃，積極開發(fā)特色化、差異化、多樣化的鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)品，防止大拆大建、千村一面和城市化翻版、簡單化復制，避免低水平同質(zhì)化競爭。

2 停備用設備氣相防腐劑

2.1 防腐蝕機理

停備用設備氣相防腐劑是將設備腐蝕原理、氣相緩蝕技術[3]和防腐保護工藝相結合而研制成功的一款新產(chǎn)品，該產(chǎn)品在工業(yè)鍋爐[4]、塔、釜、槽、罐、管網(wǎng)、換熱器[5]及壓力容器等設備[6],停備用期間能起到有效防護作用。停備用設備氣相防腐劑由易揮發(fā)的緩蝕性物質(zhì)和螯合除銹劑及各種添加劑組成，在常溫常壓下能自動揮發(fā)出具有緩蝕性、螯合性和堿性的氣體。

(1)防腐劑中揮發(fā)出的緩蝕性氣體，其中主要是帶有含氮基團的化合物，在被保護金屬設備的表面利用化學吸附作用形成致密的保護膜，起到隔絕空氣、水蒸氣等腐蝕性介質(zhì)與金屬基體接觸的作用，從而達到有效保護設備，防止或減緩腐蝕的目的。

(2)防腐劑中揮發(fā)出的氣體具有較強的滲透性，可以滲透到垢層下面，與設備表面的金屬離子發(fā)生螯合作用，有效防止了垢下腐蝕。同時，通過滲透和螯合作用能剝離除去部分原有銹層，可以減小銹斑面積和減少銹層厚度。

(3)防腐劑中揮發(fā)出的弱堿性氣體，能在設備內(nèi)部形成堿性環(huán)境，阻斷設備內(nèi)表面的電化學腐蝕，進而達到防腐蝕效果[7]。

2.2 特 點

停備用設備氣相防腐劑主要用于化工、煉油等行業(yè)成套裝置停備用期間防腐蝕和各種類型鍋爐及熱力管網(wǎng)等停備用期間防腐蝕,有如下特點:

(1)在常溫下能自動揮發(fā)具有較高的蒸汽壓的緩蝕性、螯合性和堿性的氣體。揮發(fā)出來的氣體對金屬表面都能起緩蝕及除銹的作用，從而達到防腐蝕的目的。

(2)易溶于水，水溶液也具有緩蝕效果。防腐期結束后殘留物易于清除。

(3)可解決傳統(tǒng)干燥、充氮法防腐蝕時間短、效果差及充油法缺乏安全性、經(jīng)濟性等缺點，具有經(jīng)濟、安全、方便、省時、省力和高效等特點。

3 防腐蝕效果

該次采用停備用設備氣相防腐劑進行防腐蝕，預計防腐期限為1 a。由于計劃調(diào)整所有防腐保護的裝置需要提前開工，2016年4月5日陸續(xù)開始打開設備人孔對防腐效果進行檢驗。并根據(jù)塔西南石化廠500 kt煉油備用設備氣相防腐劑填裝方案中的防腐保護效果檢查評價條款進行總結。

實際檢測結果如下：

(1)目測比較

打開所有設備人孔目測設備內(nèi)部表面沒有明顯變化。

(2)拍照比較

經(jīng)過拍照對比，設備內(nèi)部表面防腐期內(nèi)沒有明顯腐蝕。并發(fā)現(xiàn)，一些沒有添加防腐劑以前生成的銹層在防腐劑的作用下有大面積掉落現(xiàn)象。

(3)掛片外表

取出懸掛在設備內(nèi)部的腐蝕試片，目測掛片表面沒有明顯變化。設備進行防腐作業(yè)的同時進行了設備外部的模擬監(jiān)測試驗，監(jiān)測結果顯示，添加防腐劑的腐蝕掛片表面沒有明顯腐蝕，未添加防腐劑的腐蝕掛片表面已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大片銹跡。

(4)腐蝕速率

取出懸掛在設備內(nèi)部的腐蝕試片經(jīng)檢驗計算得出試片的腐蝕速率，常壓蒸餾裝置的C-1002常壓塔試片腐蝕速率為0.000 5 mm/a，硫磺回收裝置的C-6302吸收塔試片腐蝕速率為0.008 7 mm/a，平均腐蝕速率為0.002 6 mm/a。所有腐蝕試片的腐蝕速率都沒有超過0.01 mm/a的控制指標。

模擬監(jiān)測試驗的試片經(jīng)檢驗計算為:

①模擬水和汽，投加氣相防腐劑，由于室內(nèi)溫度高,氣相防腐劑揮發(fā)過快致使試驗瓶內(nèi)蒸氣壓過高頂開瓶蓋，氣相防腐劑揮發(fā)殆盡試驗瓶內(nèi)大量空氣進入，最后測得試片的腐蝕速率為0.008 4 mm/a。

②模擬水和汽，投加足量氣相防腐劑測得試片的腐蝕速率為0.006 2 mm/a。

③對比試驗模擬水和汽，未加氣相防腐劑測得試片的腐蝕速率為0.012 7 mm/a。模擬監(jiān)測試驗結果顯示只要添加了氣相防腐劑腐蝕速率都會達到技術要求的0.01 mm/a。

4 結 語

氣相防腐劑在半年的防腐期內(nèi)有效地阻止了500 kt煉油成套設備的進一步腐蝕，所有腐蝕試片的腐蝕速率都比較低，平均腐蝕速率為0.002 6 mm/a，是目標要求最高腐蝕速率的26%，并對未加防腐劑以前生成的銹層起到了一定的剝離和去除的作用，防腐效果良好。

[1] 張大全.大氣腐蝕和氣相緩蝕劑應用技術[J].上海電力學院學報, 2006,22(3):273-274.

[2] 高國.β-胺基醇氣相緩蝕劑的合成及其緩蝕機理研究[D].大連：大連理工大學,2007:4-5.

[3] 何新快，陳白珍，張欽發(fā).氣相緩蝕劑的研究現(xiàn)狀與展望[J].中國腐蝕與防護學報,2004,24(4):245-247.

[4] 劉振法，王育琳.氣相緩蝕劑用于鍋爐保養(yǎng)的研究[J].河北省科學院學報,1996(2):33-34.

[5] 張大全，高立新，周定國.氣相防銹技術及其在熱力設備停用保護中的應用[J].腐蝕與防護,2001,22(1):20-24.

[6] 魏剛,楊民,熊蓉春.氣相緩蝕劑用于鋼制設備保護的研究[J].腐蝕科學與防護技術，2000,12(5):269-272.

[7] 王斌,李康.停備用設備氣相防腐劑在煉化裝置防腐中的應用[J].石油化工腐蝕與防護，2014,31(5):53-55.

(編輯 王菁輝)

Application of Vapor Phase Inhibitor in the Anticorrosion of Off-stream and Spare Refining Equipments

LiMingcheng1,GaoYongwei1,ZhangXiaoyan1,LiKang2,WangBin2,JiaWenxiao2

(1.TarimOilfieldCompanySouth-westernTarimPetrochemicalPlantofCNPC,Kashgar, 844804,China;2.LanzhouJinlongxinChemicalCo.,Ltd.,Lanzhou730070,China)

The main causes for corrosion in the off-stream and spare equipments were analyzed, and some aspects of the 500 kt/a oil refining equipment were introduced, including corrosion situation, the method of choosing and filling anti-corrosion materials, anticorrosion mechanism, application and features of vapor phase inhibitor. The vapor phase inhibitor has a good corrosion resistance during the shutdown of the complete set of equipment, which is proved by the actual use and results in 2015.

off-stream and spare equipments, refining equipment, vapor phase inhibitor

2017-01-19；修改稿收到日期：2017-03-10。

李明成，工程師，現(xiàn)在該石化廠裝備科從事煉油設備管理工作。E-mail：1649309625@qq.com