石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護分析

王炎(珠海巨濤海洋石油服務有限公司深圳分公司, 廣東 深圳 518000)

石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護分析

王炎(珠海巨濤海洋石油服務有限公司深圳分公司, 廣東 深圳 518000)

開采石油過程中由于石油的含量較為復雜，化工設備材質多為鋼材質，出現了腐蝕的情況，尤其在硫化氫環境中石油化工設備的事故情況嚴重。針對這樣情況，國家非常重視，投入了大量的資金和人力，在硫化氫環境進行防腐蝕保護，保證石油化工設備的正常運行狀態，降低設備的維修率，提高石油開采效率。本文就以中石油為例，針對石油化工的設備特點進行分析，解析在硫化氫環境中的腐蝕現象，并對應提出防護的措施。

石油化工設備;硫化氫環境;腐蝕;防護

石油產業的興盛對于國家的經濟發展有著十分重要的作用，隨著我國經濟的快速發展，對石油開采的需求量也在逐漸走高，然而現代石油開采工作卻遇到了麻煩。在石油開采過程中，由于長時間處于硫化氫的環境，導致石油化工設備被腐蝕，從而增加了設備的維修率同時還影響了石油的開采進度。為了確保石油的開采量，國家相關部門對石油化工設備在硫化氫環境中的腐蝕問題進行了深入研究，并提出了相應的解決辦法。

1 中石油公司石油化工設備腐蝕現象分析

隨著石油開采量的增多，中石油的部分化工設備出現了非常嚴重的腐蝕現象，影響了開采石油的純度。根據調查反映，在石油加工的多道程序中都出現了嚴重的腐蝕現象，大都是局部的腐蝕。一般石油化工的設備在正常的運行過程中，由于溫度以及濕度存在差異，導致設備出現裂縫，裸露出金屬介質，在石油開采運輸過程中，可能會出現碳、氫、硫、氧等元素，這些元素進入到裂縫中和相應的金屬就會產生化學變化，長期處在硫化氫的環境中，腐蝕和損壞的情況也將越來越嚴重。

2 腐蝕現象的機理分析

硫化氫的環境是產生腐蝕現象的主因，根據相應的探究發現，在硫化氫的作用下，產生石油化工設備腐蝕現象的原因有氫鼓包、氫致開裂、硫化物應力腐蝕開裂、應力導向氫開裂。下面對其進行逐一分析：

(1)內壁上產生的氫鼓包 石油中含有大量的硫元素，所以石油就是含硫化合物。在開采過程中，含硫化合物會析出一定數量的氫原子，在開采運輸過程中，氫原子會在設備中自由的運動，并向裸露裂痕、夾縫的鋼部位聚集運動，發生反應形成新的分子化合物。新的化合物在形成的過程中會產生膨脹力，這種力量的驅使導致設備的表層產生了較強壓力，而且這種壓力在不斷上升到達一定的峰值后，就會在設備表層出現開裂以及破損的現象。也就是常說的氫鼓包現象，一般這一類現象常分布在設備的內壁上。

(2)和表面平行關系的氫致開裂現象 氫至開裂現象的發生是在氫鼓包的基礎上發展而來的，在鋼材中已經出現了氫鼓包，隨著氫的壓力持續升高，氫鼓包就會逐漸發展成貫穿縫，進而形成階梯狀的氫致開裂現象。一般這一類現象是發生和表面平行的方向上的，由此可以看出氫致開裂現象發生的條件有兩個，分別是鋼設備中的氫鼓包，以及氫的壓力增高。另外如果在鋼環境下有大量的硫化錳帶狀組織，也會提高氫致開裂的情況發生。

(3)焊縫區域以及熱度敏感區域的硫化物應力腐蝕開裂 在硬度較高的焊縫區域以及熱影響較敏感的區域，會出現由于應力作用下的硫化物腐蝕開裂現象。一般在硫化氫的環境中，氫原子會自動向鋼結構進行靠攏，與此同時其還將會直接溶解在晶格當中，這也就導致了氫材料的脆性大大增高，由于殘留的應力以及外加的應力作用下，就會在鋼結構的表層產生非常明顯的開裂現象。

(4)形狀發生變化以及裂紋部位發生的應力導向氫開裂現象 經過研究發現在熱力影響下焊接部位集中的地方例如幾何形狀突然發生變化的部位或者是已經發生裂紋的部位都經常會出現應力導向氫開裂的情況。由于應力的作用，導致在夾雜物以及裂痕處氫大量聚集，與相應的元素發生反應就會出現有規律的裂痕，延展的方向大都和之前的裂紋是垂直的關系。

3 石油化工設備在硫化氫環境中的防護措施

(1)根據硫化氫的濃度選擇材料 硫化氫的濃度決定了進行化學反應的材料，鋼材料會和硫化氫中的氫原子發生反應，那么就對鋼進行真空處理，脫掉空氣，提高鋼材的純度。在鋼中含有硫、磷、錳元素，降低這幾項元素，可以降低硫化氫的反應，從而減少腐蝕。

(2)降低焊接管的合金含量 根據分析可以看出，很多的腐蝕現象都是在設備的焊接夾縫處，那么針對這一情況，可以進行夾縫焊接減低合金含量的處理，在焊接后進行加熱的處理，降低腐蝕現象發生。另外在設備的挑選上，需要按照相應的標準進行選擇，必要時可以采用超聲波以及射線對設備進行檢測。

(3)注重設備的檢測環節 在對設備進行檢測時，需要注意設備的表面和內部結構是否完好。對已經發生腐蝕現象的部位，進行分析檢測，明確發生腐蝕的原因，針對性的進行修復管理。

4 結語

為了確保石油的開采量，國家相關部門對石油化工設備在硫化氫環境中的腐蝕問題進行了深入研究，發現了氫鼓包、氫至開裂、硫化物應力腐蝕開裂、應力導向氫開裂的腐蝕機理，并提出根據硫化氫的濃度選擇材料、降低焊接管的合金含量以及注重設備的檢測環節的防腐蝕保護方式。

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[2]馬超.石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護[J].黑龍江科技信息,2015,25:100.

[3]姚艾.石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護[J].石油化工設備,2008,05:96-97.