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1、第33卷 第3期 石 油 化 工 设 备Vol133No132004年5月PETRO2CHEMICALEQUIPMENTMay2004经验交流文章编号:100027466(2004)0320067203加氢反应器材料选用邓 康(广州中元石油化工工程有限公司,广东广州 510726)摘要:对加氢反应器在高温高压临氢操作条件下的主要腐蚀情况进行了介绍,并对加氢反应器选材时应注意的一些问题进行了阐述。关 键 词:加氢反应器;氢腐蚀;材料;选用中图分类号:TE966.04文献标识码:B 加氢工艺主要分为加氢精制、加氢脱硫和加氢大得多,而在钢中的扩散能力很小
2、,会聚集在晶界原56裂化等几种,采用这些工艺的主要目的是改变油品有微观间隙或亚微观孔隙,形成(10～10)MPa的性质、降低油品中的硫含量以及调整产品结构等。局部高压,造成应力集中,使晶界变宽并发展成为裂由于加氢装置操作温度为300～450℃,操作压力为纹,导致钢材的强度和韧性下降,失去原有的塑性而8～18MPa,而介质中的氢气分压很高,并且伴随有变脆。这种性质变化具有不可逆转性,即使热处理H2S腐蚀,因此加氢装置临氢设备,特别是加氢反应也无法消除。影响氢腐蚀的主要因素有:①操作温器的选材极为重要。度、氢的分压和加热时间。②形成稳定碳化物的合1 氢损
3、伤金元素,如铬、钛、钨及钼的添加情况。③固溶体中111氢脆碳和氢原子的含量。④冷加工程度。⑤晶粒大小、在高温高压状态下,氢会侵入到设备器壁中,并表面条件和表面张力。⑥钢材所受的应力水平。⑦不断从设备内壁表面向内部扩散。在停工过程中,合金元素的偏析情况。一部分氢从器壁表面逸出,而大部分则留在器壁内,113高温H2S腐蚀当壁温降到一定程度时,器壁中溶解氢的质量分数H2S的腐蚀主要发生在240℃以上的部位,在就会超过器壁材质在相应温度下的固溶极限。设备高温高压以及氢的作用下,腐蚀会加重。主要表现器壁温度下降越低,滞留在器壁中的氢的过饱和度为均匀腐蚀,同时会
4、加重氢腐蚀和氢脆。研究表明,就越大。在停工状态下,器壁材料在常温附近的延当H2S质量分数在1%以下时,腐蚀速度随着H2S伸率和断面收缩率有可能显著下降并引起亚临界裂质量分数增加而增加;当H2S质量分数在1%以上纹扩展,但如果在一定条件下将氢释放出去,钢材的时,腐蚀速度随着H2S质量分数增加而变化不大。力学性能仍可以恢复,因此氢脆是可逆的。通常防同时在高温高压状态下生成的FeS在停工时与大气止氢脆的方法是在停工时降温速度不要太快,以确中的水分和氧气发生反应生成亚硫酸和连多硫酸,保尽可能多的氢从器壁中释放出来。会对奥氏体不锈钢造成应力腐蚀。112氢腐蚀2
5、 材料选用氢腐蚀是指当钢处在高温临氢环境中,侵入钢根据加氢反应器的操作工况,针对氢损伤问题,材中的氢在钢中聚集形成梯度分布,并且与晶间的将操作时的最高工作温度及最高氢分压分别提高碳化物发生反应生成甲烷。由于甲烷分子比氢分子28℃和0.35MPa后按Nelson曲线进行选材。同时 收稿日期:2003212202作者简介:邓 康(19712),男(汉族),甘肃兰州人,工程师,学士,从事化工设备设计、项目管理及施工管理工作。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·68
6、· 石 油 化 工 设 备 2004年 第33卷应注意,Nelson曲线所示的碳钢和低合金耐热钢在型),其化学成分见表2,力学性能见表3。氢气介质中使用时应符合以下3个条件:①钢材使表1 钢材使用条件用条件符合表1规定。②设备焊后应进行充分消除管 件钢 号板 材锻件应力热处理。③容器受压件的应力水平应符合热 轧冷 拔(轧)ASME《锅炉与压力容器规范》第Ⅷ篇第一分篇和美碳钢热轧或正火热轧退火热处理国国家标准学会(ANSI)的规定。1Cr20.5Mo正火或回火退火或回火热处理目前可供选择的材料有:2.25Cr21Mo(
7、F22普通1.5Cr20.5Mo正火或回火退火或回火热处理2.25Cr21Mo正火或回火退火或正火+回火热处理型)、3Cr21Mo2V(F3V)和2.25Cr21Mo2V(F22V改良表23种材料化学成分化学成分/%钢号CSiMnPSCrMoVCuNiNbTiBCaSbSnAs0.05～≤0.30～≤≤1.88～0.90～≤≤≤≤2.25Cr21Mo------0.150.50.600.350.352.51.100.20.00250.010.010.10～≤0.30～≤≤2.65～0.9～0.20～≤≤0.01～0.001～≤≤≤3Cr21Mo2V-
8、-0.150.10.600.010.013.351.10.300.20.250.040.0020.0030.
