石油化工設備常見腐蝕問題及防腐蝕措施

潘衛峰

（延安石油化工廠，陜西延安 727406）

0 引言

石油化工生產過程中的設備管理是影響生產安全經濟效益的重要工作內容，設備腐蝕是影響設備運行安全和使用壽命的重要因素，對石油化工設備腐蝕問題進行分析研究是十分必要的。

1 石油化工設備防腐意義

石油化工設備運行所處的環境復雜，腐蝕現象難以避免。在石油化工設備失效原因的統計中，因腐蝕導致設備失效占所有失效原因的41%。腐蝕反應不僅對設備本身的質量和性能帶來不利影響，縮短使用壽命，也不利于石油化工生產的安全穩定。介質泄漏會造成資源浪費，同時埋下很大的風險隱患，容易引發安全事故，對周圍環境造成嚴重破壞。為此，加強石油化工設備防腐工作十分重要。只有充分重視石油化工設備防腐問題，探索科學的防腐技術措施，才能保障好企業生產安全和生產效益，避免事故發生。

2 常見的腐蝕類型

根據設備材料的不同可將腐蝕分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕，金屬腐蝕在石油化工設備腐蝕現象中占據80%以上，是主要的腐蝕類型。根據反應機理的不同可將金屬腐蝕為物理腐蝕、化學腐蝕、電化學腐蝕3 類：①物理腐蝕不涉及化學反應，單純由物理作用造成設備的破壞，如介質滲透導致設備腐蝕、溶解的過程造成設備腐蝕；②化學腐蝕是化學反應引起的設備腐蝕，主要是金屬材料與非電解質之間發生了化學反應，腐蝕過程是氧化-還原反應的過程，金屬材料表面的金屬原子與外部介質直接接觸，反應過程中沒有電流產生，反應過后產生腐蝕產物，過程符合動力學規律；③電化學腐蝕的典型特征是存在陽極失去電子和陰極獲得電子的特點，存在電流，是金屬原子與電解質溶液發生的電化學反應引起的設備材料破壞，反應過程也符合動力學規律。

根據表面形貌的不同可將腐蝕分為全面腐蝕、局部腐蝕，后者包括應力腐蝕、點蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕、磨損腐蝕、電偶腐蝕等類型。石油化工設備的局部腐蝕形式主要包括點蝕、應力腐蝕。石油化工生產環境中存在氧氣、酸堿等介質因素，長期處于此環境下的設備易發生局部腐蝕。如冷卻系統中冷凝器設備腐蝕，當沒有任何防腐措施的情況下，設備材料碳鋼的腐蝕率為2 mm/a，出現的腐蝕類型以應力腐蝕為主，同時包含點蝕類型。冷凝器冷卻入口位置長時期存在兩相高速流動的情況，還會出現物理腐蝕類型，在脹口位置出現沖狀腐蝕。空氣冷卻裝置碳鋼材料的腐蝕率可高達4 mm/a。

3 常見的腐蝕原因

3.1 設備材料的原因

設備制備的過程中采用的原材料質量不高或材料加工工藝水平不高，導致石油化工設備材料抗腐蝕性能不強；在設備或部件的運輸、存儲過程中，因技術或環境不當導致設備材料發生腐蝕。在設備制備、采購、運輸、儲存的過程中，因質量管理或技術管理不合格均容易導致設備腐蝕。

3.2 設備接觸介質的原因

石油化工生產工藝中的原料、過程中間產物中很多具有較強的化學活性，還有部分具有較強的揮發性?；瘜W活性強的介質在接觸設備表面的過程中一旦遇到裂縫、點坑等缺陷，極容易引發腐蝕反應。如原油中含有較大濃度的氯化鈣、氯化鎂等無機鹽時，在生產加工的過程中，這些無機鹽在水環境和一定的溫度條件下極容易發生水解反應，繼而生成鹽酸，為設備腐蝕反應創建了條件。在蒸餾過程中，石油中的硫化物和鹽酸在較高的溫度條件下發生分解反應，生成硫化氫，隨著原油組分中密度較小的物質進入到分餾塔頂部和冷凝系統中，使冷凝設備發生腐蝕。

原油中含有的硫化物在高溫條件下經過催化裂解會生成硫化氫，在這一過程中，原油中的氮化物也會被裂解，有一部分會轉化為氨，還有一部分會轉化為氰化氫。當催化原料中的氮含量超過0.1%時，催化裂解產生的氰化氫含量較高，氰根離子濃度超過500 mg/kg 時，會導致催化裂解設備腐蝕加重。腐蝕的類型既包括應力腐蝕、氫鼓泡、穿孔等局部腐蝕，還包括設備厚度減薄的均勻腐蝕。

設備在硫化氫水環境中發生腐蝕現象的主要反應式如下：

H2S=H++HS

Fe→Fe2++2e

Fe2++S2-→FeS

Fe2++HS-→FeS+H+

2H++2e→2H→H2

設備在硫化氫和氰化氫水環境中發生腐蝕現象的主要反應式如下：

H2S+6CN-→［Fe（CN）6］4-+S2-

［Fe（CN）6］4-+2Fe2+→Fe2［Fe（CN）6］↓

6Fe2［Fe（CN）6］+6H2O+3O2→2Fe4［Fe（CN）6］3↓+4Fe（OH）3

另外，設備內部氣體或液體等介質的運動速度也會對設備腐蝕造成影響。一般情況下，內部介質運動速度越快，腐蝕現象越嚴重，腐蝕程度較深。這也說明，石油化工生產工藝參數對設備腐蝕有不容忽視的影響。

4 石油化工設備的防腐措施

石油化工設備的腐蝕情況十分復雜，化工材料、設備環境和介質條件等因素是設備發生腐蝕的直接或間接原因，不同條件環境下造成的腐蝕所采用的防腐措施也不盡相同。

4.1 優選設備材料

從石油化工設備自身材料質量入手，結合石油化工生產環境及工藝情況，對設備材料的性能尤其是防腐蝕性能進行合理評估，從多種材料中選擇抗腐蝕性能強的材料。石油化工設備制備環節、采購環節應嚴格做好設備材料的質量管理工作，根據相關的文件要求對材料進行質量檢驗，確保石油化工設備材料符合企業生產過程中對防腐性能的實際要求。

4.2 提高設備防腐蝕技術

從石油化工設備的設計環節入手，結合設備腐蝕的類型和原因，通過采用合理的設計有效提升設備材料結構的防腐蝕性能。設備材料結構應注意質地均勻，降低設備表面腐蝕的速率。對石油化工生產過程中強酸堿、高溫高壓等生產工藝環節制定專門的設備防腐技術，如在設備與介質接觸并容易發生腐蝕反應的表面，除了選擇合理的設備材料之外，通過采用防腐涂層設計來進一步增強設備與介質接觸表面的防腐性能。通過采用防腐涂層設計，在設備表面起到隔離屏蔽介質的效果，對設備表面進行防護。科學選擇防腐涂層，涂層材料具有良好的化學穩定性，不能與設備材料發生反應，而且涂層材料也不能與介質發生反應。通過設計防腐涂層提升設備表面的防腐性能。結合生產工藝及技術要求，科學選擇防腐蝕藥劑，加強防腐蝕藥劑的質量檢驗工作，避免不合格藥劑進入到生產裝置。

4.3 完善設備防腐蝕監測制度

為了有效防止和控制石油化工設備腐蝕，更好地保障生產裝置安全運行，企業及設備管理部門應根據生產工藝中腐蝕介質的流程分布情況，加強對生產設備的腐蝕檢查，建立腐蝕監測網絡，為設備檢修和防腐工作提供依據。組織專業的技術人員對設備的腐蝕情況進行定期檢查，對設備腐蝕狀況做出評價，整理出腐蝕檢查技術報告。對生產工藝系統中容易發生腐蝕、容易造成嚴重安全事故的設備，建立定期監測腐蝕制度，在設備容易發生腐蝕的部位設置監測點，由專業技術人員進行定期檢測。設備管理部門應根據設備腐蝕監測的具體方案和作業標準建立設備腐蝕監測臺賬，及時收集設備腐蝕監測數據，完善設備腐蝕監測數據庫。通過對設備腐蝕數據的分析研究，得到設備腐蝕速率，制定和優化設備防腐蝕策略。根據石油化工生產工藝特點和規律，對生產物料或過程中間產物中具有腐蝕性的介質進行嚴格的參數監測，定期分析介質參數，科學控制生產工藝中腐蝕性介質的含量。對生產工藝中能夠反映設備腐蝕程度的參數，進行數據收集和整理、定期分析，不斷優化生產工藝條件。

4.4 提高工作人員的防腐意識

加強設備防腐思想教育工作，提高工作人員的防腐意識。根據生產部門制定的裝置設備工藝技術文件、設備操作規程和操作方法，嚴格規范日常作業行為，避免因人為因素導致腐蝕現象加重。將防腐蝕檢查納入到業績考核指標中，提高全體工作人員的防腐蝕意識和工作責任心，將防腐蝕的思想融入到崗位工作中。

5 結語

設備腐蝕是石油化工企業不可避免的問題，企業應建立系統的設備防腐管理體系。通過完善設備防腐監測制度，提高全員防腐思想意識，鼓勵防腐技術鉆研創新，優化生產工藝參數，不斷提升石油化工設備的防腐性能，為生產安全和效益提供可靠保障。