石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護

徐萬喜（遼河油田經濟貿易置業總公司資產裝備部， 遼寧 盤錦 124010）

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石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護

徐萬喜（遼河油田經濟貿易置業總公司資產裝備部， 遼寧 盤錦 124010）

摘要：本文針對在普遍情況下石油化工設備在濕硫化氫的環境下容易腐蝕的情況，討論分析了濕硫化氫的的腐蝕機理和通常情況下影響腐蝕的幾個因素，提出了降低源頭介質中硫的質量分數來防止硫化氫腐蝕，除此之外還應對設備的設計、制造、檢驗以及日常設備運行環境提出要求，以便更好的保證石油化工設備正常安全的運行。

關鍵詞：石油化工設備；濕硫化氫；運行；腐蝕；防護

1 腐蝕的危害

濕硫化氫容易導致石油化工設備出現腐蝕開裂等問題，造成設備的運行環境不安全，影響設備使用的壽命，導致設備在運行時可能會發生突發情況，對人和設備來說都是特別危險的，既影響生產效率，又增加維修的格外支出。

2 腐蝕的機理

大部分的石油化工設備材質都為鋼材，大部分鋼材中都或多或少的存在些氫氣泡，而在日常運行的情況下隨著運行壓力的增大導致氫氣泡開裂，隨著時間的推移最終會導致這些裂紋相連接，形成氫致開裂，這種情況具有延展性，且開裂方向與鋼材表面平行。這是開裂原因的一種。第二，如果石油化工設備長期處在濕硫化氫的環境下，由于石油化工設備在應力的作用下氫氣會滲入到縫隙中的雜質中，這樣就導致一排一排的有規律的裂痕，而這些裂痕在受熱影響作用越大的部位，其開裂的紋度也會越大。第三，通常在濕硫化氫的環境下情況下，一些大小不一的氫氣泡會出現在設備的淺表面，這是因為在濕硫化氫的環境中含硫化合物在對設備設施中的含鋼材料進行腐蝕，在腐蝕的同時會釋放出相應的氫原子，而這些氫原子非常容易的滲透、聚集到設備鋼材中存在裂紋缺陷的部位。這些氫原子通過聚合反應形成氫分子，這些分子在表面不斷的融合聚集形成極大的膨脹力，而這些膨脹力會對鋼材的晶格界造成巨大的壓力，久而久之，隨著這樣氫分子的累積，導致鋼材的晶格界開裂，形成氫鼓包。第四，在設備的熱影響區域和高硬度區域容易出現這種情況的腐蝕。在石油化工設備中鋼碳材料與濕硫化氫經過化學腐蝕，會生成一定數量的氫原子，而在這些氫原子的滲透作用下，就會引起鋼材發生“氫脆”，而這種現象是因為鋼材內部晶格結構受到溶解破壞。而設備在“氫脆”的情況下，再加上受到外加應力或殘余應力的作用下就很容易發生腐蝕開裂。

另外，在使用過程中也存在著會影響石油化工設備的因素，包含力學和化學損傷，例如磨損，晶間腐蝕，縫隙腐蝕，點蝕等局部腐蝕；設備組件各部分在處于不同溫度的情況下會產生溫差應力；碳，氫等氣態化合物介質會擴散進入金屬構件內部及存在的殘余應力等，在應力和腐蝕環境的結合下便會很容易的發生腐蝕。

3 影響因素

氫溶解量與pH值密切相關，當pH值接近偏堿性或接近中性時鋼中的氫溶解量是最低的，當pH值太高或太低氫溶解量都較高。環境中的氨離子對腐蝕的影響也較大，氨離子會增加硫化氫腐蝕應力的敏感性，而且敏感性還會隨著pH值的增大而增大，二氧化碳在pH值較低的情況下使硫化氫的腐蝕敏感性增加，在較高pH的情況下會使硫化氫的腐蝕敏感性減弱。

敏感性還與介質中的硫質量分數有關，硫的質量分數越高，硫化氫腐蝕開裂的敏感性越強。原油中硫化物在催化裂化的條件下生成的物質中有一些氮化物以HCN的形式存在，HCN對濕硫化氫的腐蝕也會起到促進作用。

溫度對腐蝕的影響會因腐蝕類型的不同也會有差別，硫化氫腐蝕在20℃的情況下最敏感，溫度上升或下降都利于降低硫化氫的腐蝕作用強度。由焊接的殘余應力，硬性拼裝組合焊接引起的外加應力，在與高濃度的硫化氫以及高濃度的水分和高硬度鋼焊接縫隙的淬硬組織的結合下，便很容易的發生硫化氫對石油化工設備的腐蝕。

4 防腐措施

（1）選材要合理。選材以硫化氫質量濃度為標準，在大于50mg/L的情況下，外殼體材質選材應是承載力大小合適的碳鋼或是碳錳鋼，上述的情況下，氰化物的質量濃度大于20mg/L的條件下，殼體材料最好選用碳鋼或碳錳鋼+oCr13鋼復合鋼板。另外提高鋼材的純度和質量，降低鋼材中Mn、S、P的質量分數也能有效的防止石油化工設備的腐蝕

（2）在設備安裝時，安裝工人應通過檢查確定各配件的幾何尺寸與規定標準相一致；避免進行強力組裝的方法進行設備安裝；在焊接時應盡可能的減少焊縫結構中的合金成分，降低在以后設備運行中氫原子與這些雜物的聚合，減少氫氣鼓包的形成；在焊接完成后要認真的進行相應的熱處理，這樣可以將設備之間的殘余應力消除。

（3）使用過程中，操作人員一定要熟練掌握設備的操作方法，運行步驟，注意日常的養護工作，要定期做好設備腐蝕保養，并且加強日常的動態監控。定期對設備進行檢測，主要是對壓力容器進行檢測，包括對設備結構檢測、設備表面狀況檢測、內表面熒光磁粉檢測、測厚、超聲波探傷檢測。

（4）檢測人員在檢測過程中一旦發現安全隱患或問題，應及時上報并在最短的時間內對設備缺陷部位進行修復，從而保證設備安全使用，把設備損壞降到最低，減少日常維護修復支出。

5 結語

對石油化工設備的防護應是一項長期的動態的工作，應定期的對設備進行檢測保養，只有從安裝、材料、使用、日常維護等各個方面做到位，才能更好的確保設備安全正常的運行。

參考文獻：

［1］周奎舟，石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護分析［J］.世界華商經濟年鑒·城鄉建設，2013，（02）.

［2］張天鵬.壓力容器檢驗［M］.北京中國特種設備檢驗協會，2006，187-203.