服務(wù)熱線：橢圓形封頭常見(jiàn)金屬材料的幾種腐蝕環(huán)境
2016年09月29日
滄州五森管道有限公司
在橢圓形封頭運(yùn)行過(guò)程中，由單一介質(zhì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕的情況并不多見(jiàn)，而大部分情況都是幾種腐蝕介質(zhì)同時(shí)存在，幾種腐蝕型式共同發(fā)生的。幾種腐蝕介質(zhì)共同對(duì)金屬材料產(chǎn)生的腐蝕并不是每個(gè)介質(zhì)單 作用的線性疊加，而是成倍的加劇，而且其腐蝕機(jī)理也可能發(fā)生變化。這 增加了防腐的復(fù)雜性。目前，國(guó)內(nèi)的防腐基礎(chǔ)研究工作還比較薄弱，防腐體系的建立尚不健全，許多腐蝕規(guī)律的研究和數(shù)據(jù)的采集還是空白，能夠?yàn)楣こ躺纤玫亩繑?shù)據(jù)不多。因此，橢圓形封頭上仍多是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行防腐。
美國(guó)石油學(xué)會(huì)和歐洲腐蝕聯(lián)盟通過(guò)試驗(yàn)研究和實(shí)際工程應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集，積累了很多有關(guān)的腐蝕數(shù)據(jù)（多是用圖表表示），但是這些數(shù)據(jù) 于其成員單位使用。歐洲腐蝕聯(lián)盟稱這一活動(dòng)為尤利卡計(jì)劃，在這一計(jì)劃中，他們還將編制一個(gè)專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)這些系統(tǒng)可進(jìn)行計(jì)算機(jī)工程選材和在線橢圓形封頭的使用壽命評(píng)估。我國(guó)于1996年被獲準(zhǔn)加入歐洲腐蝕聯(lián)盟，并參與尤利卡計(jì)劃的工作。目前我們已經(jīng)開(kāi)始給歐洲腐蝕聯(lián)盟提供數(shù)據(jù)，同時(shí)也開(kāi)始共享他們的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，相信我們?cè)诓痪玫膶?lái)，工程設(shè)計(jì)的防腐選材工作可能會(huì) 具體、 科學(xué)。
石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，復(fù)合腐蝕環(huán)境的種類有很多，要想在此將它們?nèi)苛_列出來(lái)是不現(xiàn)實(shí)的。在這里僅 常見(jiàn)的幾種復(fù)合腐蝕環(huán)境進(jìn)行論述，它們代表了大部分的煉油裝置腐蝕環(huán)境。
1、高溫S+H2S+RSH-RCOOH腐蝕環(huán)境
它是一種典型的高酸、高硫原油在高溫部位發(fā)生的腐蝕環(huán)境。 常見(jiàn)的部位是焦化裝置、常減壓裝置、橢圓形封頭、催化裝置的分餾塔高溫部位及其管道、轉(zhuǎn)油線等，腐蝕形態(tài)為均勻的化學(xué)腐蝕，影響腐蝕速度的因素有物料的酸值、H2S含量、介質(zhì)溫度以及物料的流速和流態(tài)。因試驗(yàn)室中無(wú)法摸擬其流速和流態(tài)，故目前缺乏定量的腐蝕數(shù)據(jù)。
此部位的設(shè)備材料基本上是碳鋼+0Cr13Al或00Cr17Ni14Mo2（316L）復(fù)合材料，管道材料則多為碳鋼+00Cr17Ni14Mo2（316L）復(fù)合管。
2、高溫S+H2S+RSH腐蝕環(huán)境
它是一種高硫、低酸原油在高溫部位發(fā)生的腐蝕環(huán)境。其腐蝕部位和影響因素等與上一種腐蝕體系基本相同。設(shè)備和橢圓形封頭選材與上一種體系也基本相同，只不過(guò)此時(shí)可以用00Cr19Ni10（304L）或0Cr18Ni9（304）代替00Cr17Ni14Mo2（316L）
3、高溫H2+ H2S+（少量的NH3+CO2）腐蝕環(huán)境
它是一種典型的出現(xiàn)在加氫處理（加氫精制、加氫裂化、加氫脫硫）裝置中的反應(yīng)器和反應(yīng)流出物管道的腐蝕環(huán)境。它的腐蝕形態(tài)為均勻腐蝕、氫脆及氫腐蝕并存。這個(gè)腐蝕體系要比單 的氫損傷和單 的H2S腐蝕嚴(yán)重的多，這是因?yàn)闅浜土蚧瘹鋵?duì)金屬的腐蝕是相互促進(jìn)的，氫腐蝕奪走了橢圓形封頭用鋼材中的碳，使鐵游離出來(lái)，加快了硫化氫與鐵的腐蝕，反之亦然。影響高溫H2+ H2S腐蝕速度的因素有介質(zhì)溫度、氫分壓、H2S濃度、時(shí)間等。當(dāng)H2S濃度在1％（體積比）以下時(shí)，腐蝕的速度隨H2S的濃度增加而增加。當(dāng)H2S濃度大于1％時(shí)，腐蝕的速度變化不大，即此時(shí)的腐蝕速度已經(jīng)達(dá)到 而幾乎不再隨H2S濃度的增加而增加；當(dāng)物料的溫度低于260℃時(shí)（例如加氫裂化的循環(huán)氫部分），幾乎無(wú)硫化氫腐蝕，而 氫損傷（氫損傷的型式與具體介質(zhì)溫度和管材有關(guān)）。當(dāng)溫度在315℃~480℃時(shí)，溫度則成了影響腐蝕速度的主要因素，此時(shí)腐蝕的速度會(huì)隨溫度的升高而急劇增加，溫度每增加55℃，腐蝕速度會(huì)增加近兩倍；腐蝕速度隨時(shí)間的增加而逐漸下降，超過(guò)500小時(shí)試驗(yàn)的腐蝕速度數(shù)據(jù)比短時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)?。?~4）倍。
橢圓形封頭選材的依據(jù)是Nalson曲線和Couper曲線。
«石油化工鋼制壓力容器材料選用標(biāo)準(zhǔn)»SH3075中的圖9.2.1-1給出了較新版的Couper曲線，本書在此省略。
4、低溫HCl + H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
它也是一種典型的腐蝕環(huán)境，多發(fā)生在初餾塔和常壓塔的塔頂及冷凝系統(tǒng)，腐蝕形態(tài)為電化學(xué)腐蝕，并具有點(diǎn)蝕、均勻腐蝕和應(yīng)力腐蝕的 征。理論上講，這一腐蝕環(huán)境的選材是很棘手的，這是因?yàn)椋绻x用碳鋼材料，HCl和H2S交互作用的結(jié)果將使其腐蝕速率很大，以致使材料很快失效。如果選用不銹鋼，那么HCl和H2S造成的點(diǎn)蝕、晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕 具有危險(xiǎn)性。
影響低溫HCl + H2S+ H2O腐蝕的主要因素有物料的氯離子濃度、PH值和H2S含量。工程上主要是采取工藝防腐，即加強(qiáng)“一脫四注”，使塔頂冷凝水中的氯離子含量小于20PPm，PH值控制在5.5～7范圍內(nèi)。在保證上述條件后橢圓形封頭可選用碳鋼材料，以避免氯離子的點(diǎn)蝕。有人試圖選用奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼材料，想從材料上解決防腐問(wèn)題，但雙相不銹鋼價(jià)格昂貴，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。
5、低溫HCN+ H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
該腐蝕環(huán)境常出現(xiàn)于催化裂化裝置的吸收解吸系統(tǒng)，腐蝕形態(tài)對(duì)碳鋼為均勻減薄、氫鼓泡及硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，對(duì)奧氏體不銹鋼則為硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。同樣，這一腐蝕環(huán)境的選材理論上講也是很棘手的，工程上也遵循以工藝防腐為主、材料防腐為副的原則。
一般情況下，催化原料中總氮量大于0.1%（體積比）時(shí)， 會(huì)引起橢圓形封頭常用金屬材料的嚴(yán)重腐蝕，當(dāng)其CN-大于500PPm時(shí)，會(huì)明顯促進(jìn)腐蝕進(jìn)行。工程上采用的防腐辦法是水洗法或注有機(jī)緩蝕劑的辦法消除氰化物的腐蝕作用。
6、CO2+ H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
該腐蝕環(huán)境常出現(xiàn)在脫硫裝置的酸性水及酸性氣系統(tǒng)。其腐蝕形態(tài)對(duì)碳鋼為均勻腐蝕、氫鼓泡和焊縫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，對(duì)0Cr13、奧氏體不銹鋼和低合金鋼為硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。防腐措施是采用碳鋼材料，并進(jìn)行橢圓形封頭的焊后熱處理，控制焊縫硬度不超過(guò)HB200。
7、RNH2（乙醇胺）+CO2+ H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
該腐蝕環(huán)境常出現(xiàn)在脫硫裝置的富液系統(tǒng)。其腐蝕形態(tài)對(duì)碳鋼為均勻腐蝕、氫鼓泡和焊縫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，對(duì)0Cr13、奧氏體不銹鋼和低合金鋼為硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。防腐措施為：溫度高于90℃的部位橢圓形封頭采用碳鋼并進(jìn)行焊后熱處理，控制焊縫硬度不超過(guò)HB200。
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