服務(wù)熱線：橢圓形封頭常見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
在橢圓形封頭運行過程中，由單一介質(zhì)對金屬材料產(chǎn)生腐蝕的情況并不多見，而大部分情況都是幾種腐蝕介質(zhì)同時存在，幾種腐蝕型式共同發(fā)生的。幾種腐蝕介質(zhì)共同對金屬材料產(chǎn)生的腐蝕并不是每個介質(zhì)單 作用的線性疊加，而是成倍的加劇，而且其腐蝕機理也可能發(fā)生變化。這 增加了防腐的復(fù)雜性。目前，國內(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，能夠為工程上所用的定量數(shù)據(jù)不多。因此，橢圓形封頭上仍多是依據(jù)經(jīng)驗來進(jìn)行防腐。
美國石油學(xué)會和歐洲腐蝕聯(lián)盟通過試驗研究和實際工程應(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)盟稱這一活動為尤利卡計劃，在這一計劃中，他們還將編制一個專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)可進(jìn)行計算機工程選材和在線橢圓形封頭的使用壽命評估。我國于1996年被獲準(zhǔn)加入歐洲腐蝕聯(lián)盟，并參與尤利卡計劃的工作。目前我們已經(jīng)開始給歐洲腐蝕聯(lián)盟提供數(shù)據(jù)，同時也開始共享他們的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，相信我們在不久的將來，工程設(shè)計的防腐選材工作可能會 具體、 科學(xué)。
石油化工生產(chǎn)過程中，復(fù)合腐蝕環(huán)境的種類有很多，要想在此將它們?nèi)苛_列出來是不現(xiàn)實的。在這里僅 常見的幾種復(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)。因試驗室中無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，只不過此時可以用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，這是因為氫和硫化氫對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，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、時間等。當(dāng)H2S濃度在1％（體積比）以下時，腐蝕的速度隨H2S的濃度增加而增加。當(dāng)H2S濃度大于1％時，腐蝕的速度變化不大，即此時的腐蝕速度已經(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（例如加氫裂化的循環(huán)氫部分），幾乎無硫化氫腐蝕，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，溫度則成了影響腐蝕速度的主要因素，此時腐蝕的速度會隨溫度的升高而急劇增加，溫度每增加55℃，腐蝕速度會增加近兩倍；腐蝕速度隨時間的增加而逐漸下降，超過500小時試驗的腐蝕速度數(shù)據(jù)比短時間內(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，這是因為，如果選用碳鋼材料，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造成的點蝕、晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕 具有危險性。
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“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題，但雙相不銹鋼價格昂貴，此時應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟核算。
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)對碳鋼為均勻減薄、氫鼓泡及硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，對奧氏體不銹鋼則為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。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， 會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，會明顯促進(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)對碳鋼為均勻腐蝕、氫鼓泡和焊縫應(yīng)力腐蝕開裂，對0Cr13、奧氏體不銹鋼和低合金鋼為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。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)對碳鋼為均勻腐蝕、氫鼓泡和焊縫應(yīng)力腐蝕開裂，對0Cr13、奧氏體不銹鋼和低合金鋼為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。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HB200。
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