煉油石化設備防腐蝕技術的思考

習 丹 劉文娟

（1、長慶油田分公司，陜西 西安 710000 2、長慶油田公司機械制造總廠產品研發中心，陜西 西安 710000）

用于化工生產的設備極易受到各種介質的腐蝕，尤其是石油化工企業中因煉油設備加工含硫量較高的原油所帶來的腐蝕問題而引發的裝置停車或各類安全事故的發生，不僅會給企業帶來嚴重的經濟效益損失，甚至還可能引發人身傷亡事件。因此，石油機械產品的制造企業和設備使用單位加強對煉油石化設備防腐蝕技術的研究和探索就顯得尤為重要。

1 煉油石化設備造成腐蝕的原因

造成煉油石化設備腐蝕的原因有多種，導致腐蝕介質也比較復雜。但按機理而言，腐蝕分為電化學腐蝕和化學腐蝕兩大類，一般化學腐蝕無電流產生，而電化學腐蝕伴有電流的產生，其主要原因有以下幾種：

一是氧腐蝕。氧腐蝕實際上是一種電化學腐蝕，其腐蝕機理是由于原油中具有有極性的電解質和空氣，在原油中水的極性分子的吸引下，鋼材表面的一部分鐵原子，開始移入水的成份而成為帶正電的鐵離子，而鋼材上則保留多余的電子帶負電荷。若鐵離子不斷與水融合，則使設備的鋼材質部分上逐漸出現坑洞并產生腐蝕現象，而原油中的水的溶解氧具有去極化作用，反而會使這一過程加劇，而且去極化作用的強弱與含氧量多少有關，也就是說溶解氧的含量多少決定著腐蝕的強弱，且兩者成線性正比關系，氧腐蝕一般會造成冷換設備的管束、殼體發生點蝕穿孔泄漏，回流管線腐蝕斷裂等腐蝕形態。如苯塔回流罐具有放空管，致使整個工作系統一直有大量的空氣進入體內，使得陰楹主反應所需的氧易于擴散到陰極表面，加速了陰極反應的進行，從而加速了氧去極化電化學腐蝕。另外管線斷裂穿孔部位的立管和彎頭處也易產生腐蝕現象，這是由于立管內的氧量高，比橫管處更易發生氧去極化電化學腐蝕。

二是糠酸的腐蝕。糠酸的形成是由于糠醛的氧化安定性較差，在空氣、水、陽光的作用下極輕易發生氧化反應氧化成過氧糠酸(C4H3COOH)。反應隨著溫度的增加反應速度加快。糠醛流經區域的溫度在60～210℃。另外，溫度在40℃時，糠醛就明顯氧化。糠酸的腐蝕作用于整個裝置設備、管線，并與其他類型腐蝕一起作用于碳鋼設備。碳鋼中的鐵素體首先被糠醛腐蝕成糠酸鐵，并溶于糠醛隨物流一起流走。隨著腐蝕不斷進行，鐵素體被逐漸剝離，表現在碳鋼管線、設備上的腐蝕形態為出現麻點，嚴峻時成蜂窩狀，甚至大面積蝕透。

焦類對碳鋼設備的腐蝕主要以縫隙腐蝕和沖刷腐蝕為主。糠醛氧化聚合成大分子焦類物質，一般存在于設備內流速緩慢的滯留區，并在設備表面堆積成垢。由于金屬與焦垢之間存在狹小縫隙，縫隙限制了氧的擴散，從而建立了以縫隙內部為陽極的濃差腐蝕電池，造成縫隙處局部腐蝕。這種腐蝕的特征是被腐蝕金屬表面呈現不同程度的沆槽或深孔。開始腐蝕速度較慢，一旦腐蝕開始，隨著金屬溶解的增加，其腐蝕速度將大大加快。焦類物隨物料流動，對設備的沖刷腐蝕也很明顯，特殊是在流速高或流向急變部位，腐蝕處可見明顯溝槽狀蝕痕。

三是乙烯裝置工藝水系統的腐蝕。多是由于乙烯裝置壓縮系統由注油改為注水后產生了腐蝕，因為裂解原料中含有硫化物等物質，裂解后生成二氧化硫和二氧化碳等酸性氣體，在與工藝水接觸后生成酸性腐蝕介質，使工藝水系統PH值降低，易造成系統設備、管線，尤其是換熱器管束的嚴重腐蝕，同時對系統內壓力容器的長期運行也造成潛在的威脅。

2 煉油石化設備防腐蝕技術研究

一是煉油石化設備腐蝕在線監測系統的技術研究。從上個世紀80年代開始，設備腐蝕在線監測已經得到了人們認可，我國一些科研單位和大專院校也進行了這方面的研究和開發，如中國科學院金屬研究所先后開發了電化學弱極化技術和儀器、耐高溫電阻探針和儀器、弱極化和交流阻抗混合技術等，為開展我國設備腐蝕在線監測工作做出了積極貢獻。但在技術開發上還應該不斷加強技術研究，以期實現有關產品技術和現場應用的標準化，逐步形成具有自主知識產權的成套技術。

因此，產品研發部門要對設備腐蝕的在線監測、高溫部位的腐蝕監測等項目的技術研究做為課題進行立項研究。在技術上，這一系統一般應在常減壓裝置的反應塔頂部、空冷器等部位安裝監測用的探頭，這些探頭根據測量對象性質，分為電阻、電感和PH值等三種不同類型，分別以不同的監測頻率工作，可以及時準確地反映生產工藝狀況與設備腐蝕情況，并顯示在專門的監測軟件上，在企業內部任何一臺聯網電腦終端上都能隨時調出查詢，可以很好地指導煉油裝置的操作，增強了防設備腐蝕的能力。

二是防腐蝕保護性的添加劑和潤滑劑制劑的技術研究。通過對設備部件表面和移動部件進行潤滑達到防腐蝕和保護作用，被潤滑的表面包括潤滑劑組合物的薄膜涂層，該潤滑劑組合物含有具有潤滑粘度的基礎油和約9.5%至約25%重量的添加劑，該添加劑含有含氮烯烴共聚物，該共聚物衍生自在其上接枝了約0.15至約1.0個羧酸基團/1000數均分子量共聚物單元的烯烴共聚物。該共聚物具有約10000至約100000的數均分子量，添加劑在潤滑劑組合物中的量是基于潤滑劑組合物的總重量。

三是抗腐蝕劑和用于金屬表面的防腐蝕工藝技術研究。主要是對金屬表面進行防腐蝕處理的工藝技術，其特征在于使金屬表面與乙烯基吡咯烷酮的均聚或共聚物接觸。抗腐蝕劑和用于金屬表面的防腐蝕工藝技術還涉及一種應用溶液，它包含[a]0.02至20g/l的磷酸和選自Zr、Ti、Hf和Si的多種元素的至少一種氟酸或其陰離子，以及[b]0.05至20g/l的乙烯基吡咯烷酮的均聚或共聚物。

四是控制電偶腐蝕的緩蝕劑技術研究。是一種控制電偶腐蝕的緩蝕劑，其中該緩蝕劑以其總重量為基準含有脂肪胺聚氧乙烯醚1-70重量%；丙炔醇 0.01-30重量%；水 0-70重量%；乙二胺 0-30重量%；乙醇 0-70重量%，實驗表時可以達到良好的控制電偶腐蝕的效果。

五是富氧膜防腐蝕劑技術研究。富氧膜防腐蝕劑及工藝是以水為溶劑的，加有水重量17-19%的氧化鋅、130-150%的硝酸鋅、35-30%的磷酸、15-10%的異氰酸酯。將工件放入含有富氧膜防腐蝕劑的水溶液中，在60℃以上處理，在工件表面生成防腐保護膜；還可以加有1-5%鐵離子催化劑更有利防腐保護膜快速形成。金屬防腐蝕富氧膜，由氧化鋅17-19份，硝酸鋅130-150份，磷酸35-30份，異氰酸酯15-10份重量配比混合而成，可對設備內表面形成防護層。

六是防腐蝕粘合劑組合物的技術研究。它是一種粘合劑組合物，包括具有陽離子結合的氧化硅或氧化鋁的無機氧化物的顆粒，當該粘合劑組合物與金屬接觸時，所述顆粒可抑止或防止金屬的腐蝕。

七是防腐蝕涂層技術研究。由環氧樹脂和擠壓聚乙烯涂層相結合形成的三層聚烯烴管子涂層是一種新型的防腐方法，它綜合了環氧樹脂和擠壓聚乙烯兩種涂層的優良性質，顯著改善了傳統的兩層防腐涂層的性質，特別是提高了抗陰極剝離能力和粘著力。所謂三層是指涂層分成三次形成，第一層環氧樹脂底漆，有熔結環氧粉末、無溶劑環氧液、含溶劑環氧液三個品種，主要根據涂敷設備、管子直徑、運行溫度、所用表涂層及管子涂敷速度等因素選擇。第二層中間層由共聚物或三聚物組成，主要成分是聚烯烴，中間層起粘結作用。第三層是聚烯烴表涂層，主要起機械保護作用，由擠壓聚烯烴，如低密度、中密度聚乙烯或改性聚乙烯組成，涂層厚度視管子直徑或管道運行條件而定，一般為1.5毫米到3毫米。另外，在某些環境下，為防紫外線照射，還可在表涂層上附加一層聚丙烯。

3 結語

綜上所述，只有加強對煉油石化設備的防腐蝕技術進行不斷的研究和探索，加強設備的日常維護和保養，才能實現裝置安全、穩定和長周期運行，為煉油企業的經濟效益和生產經營的順利開展提供有力的保障。

[1]《石油化工設備維護檢修規程》,中國石化出版社.

[2]《金屬防腐蝕技術》,冶金工業出版社.

[3]《金屬腐蝕與防護》,機械工業出版社.

[4]《實用金屬防腐》,上海市科學技術交流站防腐蝕隊.