资源描述：
《湿硫化氢环境下炼油设备的腐蚀与防护.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、湿硫化氢环境下炼油设备的腐蚀与防护李祖贻金陵石化公司(江苏省南京市210042)摘要:论述了炼油设备在湿硫化氢环境下的腐蚀表现以及影响腐蚀程度的因素,同时提出了防护方法的建议。关键词:湿硫化氢腐蚀防护炼制含硫原油的过程中,原油中的硫在馏分油中以各种形态的“硫”存在,在炼制过程中多分解为H2S。一般在常温到80℃的范围内,H2S与不同程度的水共存时,在设备的某一个部位,形成湿硫化氢腐蚀环境。如在炼油过程中的常、减压蒸馏塔顶及冷凝系统;热裂化、催化裂化的稳定吸收系统;液化石油气的脱硫及贮存系统;重整芳烃和拔头油制氢的原料贮存及处理系统等均处于湿硫化氢的腐蚀环境。在这些系统中,加上有
2、HCl、HCN、CO2的共存,在焊接接头残余应力和材料自身应力的促进下,加速了在湿硫化氢环境下的在役炼油设备出现局部或整体腐蚀破坏。09MnTiCuRe;腐蚀表现:在液相部位出现大面积密集氢鼓包,每平方米约400～500个,少数鼓包出现表面开裂。鼓包凸起分层厚度在4～9mm。例2催化吸收解吸塔下段的氢鼓包破坏。腐蚀环境:110℃,1.2MPa;腐蚀介质:H2S3000～5000mg/L,有HCN和H2O存在;材质:20g(器壁)、A3F(塔内构件);腐蚀表现:器壁在2年后出现直径10mm左右的氢鼓包开裂(如图1),次年长大至20～30mm,5年后出现局部大氢鼓包,7年后塔壁表面
3、出现占总面积37%密集的“豆状”氢鼓包。塔盘板:氢鼓包使4.5mm钢板裂透,有的在鼓包上开裂。1湿硫化氢环境对设备的腐蚀过程硫化氢与水接触发生离解,其电化学腐蚀过程为:阳极过程出现一般性腐蚀,形成FeS的膜,在金属表面、膜破裂或出现腐蚀坑处成核、形成大阴极/小阳极的闭塞电池作用,在坑底形成裂纹源,扩展成应力腐蚀开裂;阴极过程阴极反应生成活性很强的H向钢中扩散,在各类冶金缺陷或焊接缺陷中集聚,产生氢鼓包(HB),氢致开裂(HIC)。在高强钢中出现应力诱导氢致开裂(SOHIC)或应力腐蚀开裂(SS2CC)。图120g钢在H2S+HCN+H2O环境下的鼓包开裂2.2氢致裂纹与层状撕裂
4、例1催化吸收解吸塔A3钢塔盘:表面有轻微的均匀腐蚀、无氢鼓包、断面金相观察呈阶梯状层状裂纹(如图2),裂纹与带状珠光体平行,是较典型的H渗透导致的氢致裂纹(HIC)。例2在H2S+HCN+H2O环境下的低碳钢构件:宏观可见有氢鼓包,断面金相观察、裂纹长而深,有的使板材裂透(如图3),有的裂纹粗而直,延伸时呈直角台阶状前进,其方向与带状偏析方向一致(如图4),也是较典型的氢致裂纹。2湿硫化氢环境下的腐蚀损伤形式2.1氢鼓包腐蚀破坏例1裂化分馏塔顶油水分液罐的氢鼓包破坏。腐蚀环境:40℃,0.7MPa;腐蚀介质:H2S90～110mg/L,H2O2%,pH值=4～4.3;材质:A3
5、或·2·石油化工腐蚀与防护第18卷2.3球形贮罐的应力腐蚀开裂(1)钢材表面缺陷引起的裂纹:1000m3的CF-62钢制丙烯球罐,在运行期间短期贮存过液化石油气(H2S含量1000mg/L、常温、1.6MPa),在运行中出现了穿透状裂纹泄漏。停工检查,在内表面焊缝附近母材上共有16条裂纹,其中一条为月牙状裂纹,呈穿透状,罐内气体漏出。内壁裂纹长102mm,外壁长62mm。可见其裂纹起裂于内壁母材表面有损伤处。金相观察,裂纹呈树根状发展。断口分析为沿晶开裂,局部为穿晶解理状。断口覆盖物硫含量很高。以上16条裂纹在离开焊缝的母材上,不排除板材表面缺陷,在湿硫化氢环境下,在“缺陷坑内
6、”形成大阴极/小阳极的闭塞电池作用。该球罐未进行焊后热处理,现场应力测试其残余应力达0.08σs,形成在应力诱导下的氢致裂纹,个别裂纹至穿透。(2)器壁表面冷裂纹的二次开裂:400m3贮存液化石油气球形贮罐(15MnV钢),焊后未进行热处理,间歇贮存含1%H2S的液态烃,常温,压力为1.0MPa。表面100%PT检查,横裂纹246条,纵裂纹118条,裂纹长度16～1600mm,裂纹深3～18mm(器壁厚25mm),对二条裂纹的取样分析见表1。从表1分析可见,在表面冷裂纹的缝隙中,湿硫化氢环境下形成阳极溶解和H吸附损伤的共同过程,使冷裂纹的尖端出现二次开裂,即:硫化氢环境下的应力
7、腐蚀裂纹。图2A3钢塔盘板的氢致层状开裂图3A3钢在H2S+HCN+H2O环境下氢致开裂3湿硫化氢环境下的腐蚀影响因素3.1H2S的浓度对低碳钢:介质中H2S浓度在2～150mg/L时,腐蚀速度增加很快;<50mg/L时,破坏时间较长;150～400mg/L时腐蚀速度是恒定的;增加到1600mg/L时腐蚀速度下降。当H2S浓度在1600～2420mg/L时,腐蚀速度基本不变。图4在H2S+HCN+H2O环境下氢致层状撕裂表1400m315MnV钢球罐两条裂纹断口分析裂纹深度/mm裂纹序号断口
