淺談化工工藝設備的腐蝕與防護

楊艷榮

摘 要：石油化工設備在應用的過程中會受到很多因素的影響，其在生產的過程中會經常處在濕硫化氫環境當中，而硫化氫又是一種腐蝕性非常強的氣體，所以石油化工設備在應用的過程中如果不采取一些有效的措施就可能會產生非常嚴重的腐蝕現象，為了保證其良好的運行狀態，必須要采取有效的措施做好防腐和保護工作。本文主要分析了石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護，以供參考和借鑒。

關鍵詞：石油化工設備；濕硫化氫；腐蝕；防護

在對某石化公司的壓力容器進行全面檢查的時候發現液態的烴沉降罐的罐體的內壁存在著很多鼓包位置，其中，某些設備在運行的過程中出現了一些異常情況，而如果不采取有效的措施，這些質量上的缺陷就有可能進一步惡化，此外，這些缺陷的種類也有著非常強的相似性，所以我們在實際的工作中對其進行全面的分析，并采取有效的措施對其予以改進也有著十分積極的作用。

1 腐蝕和損壞的原因分析

該公司原來所采用的原油當中含硫量相對比較高，經過了詳細的調查之后發現出現了問題的設備介質當中存在著不同數量的硫元素，雖然原油已經經過了脫硫處理，但是原油的穩定性還是比較差，濕硫化氫環境在煉油廠加工過程中的第一道工序和二次加工裝置等部分都是十分常見的，而在經過了詳細的分析之后發現設備介質當中存在著大量的硫化氫成分是造成這些問題的始作俑者，也正是因為這一因素，才使得壓力容器在使用的過程中出現了腐蝕和損壞的問題。

此外，在設備使用的過程中，一些其他的影響因素也會使得局部產生較高的應力，這樣一來也就會造成比較嚴重的力學或者是化學損傷，在這一過程中可能會發生磨損或者是電視等情況，這些腐蝕類型大體上來劃分都屬于是局部腐蝕，如果構件在運行的過程中處在不同的溫度和濕度條件下就會因為溫差而出現一些裂縫，在這一過程中，碳、氫、氧、氮等多種元素一旦進入到金屬構件當中之后硫化就會產生殘余應力。如果應力和腐蝕環境產生雙重作用的時候，設備就非常容易出現腐蝕或者是完全損壞的情況，必須要對此予以高度的重視。

2 腐蝕機理

在濕硫化氫的腐蝕條件下，碳鋼設備在運行的過程中都比較容易出現均勻腐蝕或者是受到了應力的影響而出現腐蝕開裂的情況，具體而言，其開裂的具體形式主要包含以下幾種：

2.1 氫鼓包。含硫化合物在產生腐蝕作用的過程中會析出一定數量的氫原子，而氫原子在運動的過程中會向鋼中運動，其會在裂縫、夾渣和缺陷等部位形成聚集作用，同時形成新的分子，這樣一來結構自身就會形成一股巨大的膨脹力，從而使得晶格界面的壓力也在不斷的上升，而上升到一定的程度之后就會使得界面出現開裂或者是破損的現象，這樣一來就形成了氫鼓泡，這些氫鼓泡主要分布于設備的內壁上。

2.2 氫致開裂。如果鋼材的內部本來就發生了氫鼓泡問題，而氫的壓力還在不斷升高的情況下，小的鼓泡裂紋就會逐漸發展成貫穿縫，其在連接的過程中會形成階梯形式的氫致開裂，其主要分布于和表面保持平行關系的方向上，鋼種的硫化錳會在這一過程中出現一部分的帶狀組織，這些組織會使得氫致開裂的可能性大大提高。

2.3 硫化物應力腐蝕開裂。在濕硫化氫環境當中所析出的氫原子會直接運動到鋼的內部，同時它會直接溶解在晶格當中，所以也就使得氫材料的脆性大大提升，在外加應力或者是殘余應力的影響之下就會形成非常明顯的開裂現象，一般情況下它經常會分布在硬度相對較高的焊縫區域或者是對熱影響比較敏感的區域。

2.4 應力導向氫致開裂。在應力的作用和影響下，夾雜物和缺陷地方會因為氫的聚集而出現非常小的成排裂紋，而這些裂紋會沿著和裂紋垂直的方向延伸，一般情況下，其會發生在焊接接頭熱影響相對較為集中的地區比如接管的位置或者是幾何形狀突然發生了變化的位置或者是已經出現了裂紋抑或是腐蝕的部位。

3 影響因素

pH 值接近中性或偏堿性時鋼中的氫溶解量最低，否則pH值較低或較高時氫溶解量都較高。環境中氨離子會增加硫化氫應力腐蝕敏感性，且增加作用隨pH值的增加而加大。C0。在較低的pH值條件下增加硫化氫應力腐蝕敏感性，在較高的pH值中則相反。

介質中硫質量分數越高，發生硫化氫應力腐蝕開裂的敏感性越強。原油中的含硫化合物在催化裂化的反應條件下形成H：S，同時一些氮化物以HCN形式存在，HCN對濕硫化氫的腐蝕起促進作用。氰化物在堿性的H：S+H：O溶液中主要有兩種作用：①溶解硫化鐵保護膜，加速硫化氫的腐蝕并產生有利于氫向鋼中滲透的金屬表面。②氰化物能除掉溶液中的緩蝕劑口。鋼中的S、Ni、H質量分數越多，鋼的強度，特別是硬度越高，就越容易受硫化氫的應力腐蝕。

溫度對腐蝕的影響因腐蝕類型不同而有差別，對硫化氫應力腐蝕的影響以20℃最敏感，升高或降低溫度利于減弱硫化氫應力腐蝕。在應力因素方面，除薄膜應力外，主要是焊接殘余應力、強行裝配組焊引起的附加應力等。高濃度硫化氫及水分、高強度鋼焊縫區的淬硬組織以及高的局部應力，易引發硫化氫應力腐蝕。

4 防腐措施

4.1 合理選材在硫化氫質量濃度大于50mg/L的腐蝕環境中，殼體材質宜選用抗拉強度不大于414MPa的碳鋼或碳錳鋼；在氫濃度質量大于50mg/L、氰化物質量濃度大于20mg/I。的腐蝕環境中，殼體材質宜選用碳鋼或碳錳鋼+0Crl3鋼復合鋼板，內件選用0Crl3鋼。提高鋼材純度，降低鋼中Mn、S、P的質量分數也是有效措施。

4.2 制造環節安裝時應當注意：①控制焊縫硬度，使其不大于200HB。②避免焊縫合金成分偏高。③對設備進行焊后熱處理，消除焊接殘余應力。④制造過程中對焊縫進行超聲波和射線探傷檢查。⑤保證設備幾何尺寸符合標準規定。⑥應避免強力組裝。

4.3 檢驗環節對壓力容器進行檢驗時，除仔細觀察設備表面狀況及結構外，還應進行測厚、鋰氏硬度檢測、內表面熒光磁粉或溶劑去除型滲透檢測、X射線和超聲波探傷等項目。在檢驗和檢測中如發現缺陷，應根據缺陷形態、發生部位、數量，結合檢測結果分析判斷，必要時增加厚度、硬度檢測和無損探傷的比例，也可通過金相檢驗或其它檢測試驗手段確認缺陷的性質，徹底查明設備質量情況，消除隱患，保證設備在安全的前提下投用。

4.4 使用環節應嚴格按工藝操作規程做好與防腐有關的指標測定、加堿和緩蝕劑等工作，加強對設備高危部位的日常腐蝕監控和防護力度。

結束語

石油化工設備在運行的過程中受環境的影響十分的明顯，尤其是在濕硫化氫環境中，其腐蝕現象特別的明顯，所以針對這樣的情況，我們一定要對出現這種現象的原因和影響因素進行詳細的分析，同時采取有效的措施，保證防護的效果和質量。

參考文獻

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