蠟油加氫裝置的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

江紅偉，曹華民

(中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng)471012)

蠟油加氫裝置的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

江紅偉，曹華民

(中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng)471012)

中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司220×104t/a蠟油加氫處理裝置在第一運(yùn)行周期裝置的出現(xiàn)腐蝕主要包括高溫氫腐蝕、氫脆、奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝裂、高壓空冷器低流速的部位由于NH4Cl和NH4HS濃縮結(jié)垢，造成電化學(xué)垢下腐蝕，形成蝕坑，最終形成穿孔、輕油部位濕硫化氫的腐蝕、由敏化不銹鋼制造的設(shè)備裝置停工期間的連多硫酸腐蝕、硫酸露點(diǎn)腐蝕等，通過(guò)定點(diǎn)測(cè)厚、腐蝕掛片、腐蝕介質(zhì)分析，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)和操作條件、必要的材質(zhì)升級(jí)、注入環(huán)緩蝕劑以及進(jìn)行腐蝕檢測(cè)等措施解決的蠟油加氫裝置腐蝕問(wèn)題。

蠟油加氫處理裝置 電化學(xué)腐蝕 防護(hù)

金屬的腐蝕是材料在周?chē)h(huán)境的化學(xué)和電化學(xué)作用下的損壞。在常溫下，大多數(shù)金屬腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程［1］。加氫裝置于2009年5月20日建成投產(chǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行到2011年9月進(jìn)行大檢修。通過(guò)對(duì)腐蝕檢測(cè)的監(jiān)控，判斷出裝置的腐蝕情況，以便于及時(shí)調(diào)整操作，減輕腐蝕。

1 加氫裝置腐蝕主要形態(tài)

1.1 氫損傷

氫腐蝕是高溫下H2侵入鋼中與晶間碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CH4氣泡，即:

CH4氣泡在晶間空穴和非金屬夾雜物部位聚集，形成局部高壓，造成應(yīng)力集中，使鋼材產(chǎn)生龜裂、裂紋或鼓泡，引起鋼的強(qiáng)度、韌性下降與劣化，同時(shí)發(fā)生晶間斷裂。這種脆化現(xiàn)象是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，具有不可逆性，也稱(chēng)永久脆化現(xiàn)象。氫損傷形式主要有高溫氫腐蝕、氫脆、奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝裂。

裝置主要通過(guò)以下方法來(lái)預(yù)防氫損傷:臨氫管線主要采用2.25Cr－1Mo鋼，R5101反應(yīng)器內(nèi)部堆焊雙層不銹鋼覆蓋層(過(guò)渡層為T(mén)P309L，復(fù)層為T(mén)P347);工藝主要采取熱態(tài)下開(kāi)、停車(chē)，在運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格控制升、降溫速度應(yīng)低于25℃/h。

1.2 NH4Cl+NH4HS結(jié)垢腐蝕環(huán)境

在高壓空冷器中，由于NH4Cl的結(jié)晶溫度約為210℃，而NH4HS的結(jié)晶溫度約為121℃，一般高壓空冷器的進(jìn)口溫度為250℃，出口溫度為50℃，因此在高壓空冷器中極易形成NH4Cl和NH4HS結(jié)晶析出，在空冷器流速低的部位由于NH4Cl和NH4HS結(jié)垢濃縮，易造成垢下腐蝕，形成蝕坑，最終形成穿孔。在運(yùn)行期間應(yīng)加強(qiáng)高壓空冷器物料中H2S、NH3和流速的監(jiān)測(cè)，從而預(yù)測(cè)高壓空冷器的結(jié)垢和腐蝕情況［2］。在NH4Cl+ NH4HS易凝結(jié)部位采用7B3等級(jí)管線，A5101換熱管采用825材質(zhì)，工藝上采用E5102前、后注水來(lái)降低NH4Cl+NH4HS結(jié)垢腐蝕。

加氫裝置于2009年5月20日投產(chǎn)，2010年3月20日巡檢發(fā)現(xiàn)高壓空冷器A5101C出口法蘭發(fā)生腐蝕泄漏較大，打卡子后仍有泄漏。

1.3 濕硫化氫的腐蝕環(huán)境

濕硫化氫腐蝕環(huán)境，是指水或水物流在露點(diǎn)以下與H2S共存時(shí)，在壓力容器與管道中發(fā)生的開(kāi)裂的腐蝕環(huán)境。濕硫化氫環(huán)境廣泛存在于裝置的輕油部位，如干氣及富氫氣脫硫部分、脫硫化氫汽提塔、高壓分離器及其下游的過(guò)程設(shè)備。

在H2S+H2O腐蝕環(huán)境中，濕硫化氫對(duì)碳鋼設(shè)備可以形成兩方面的腐蝕:均勻腐蝕和濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的形式包括HB(氫鼓泡)、HIC(氫致開(kāi)裂)、SSCC(硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂)和SOHIC(應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂)［3］。濕硫化氫環(huán)境通常選用20R+0Cr13材質(zhì)，塔盤(pán)采用0Cr13，T5101頂注入10～15 μg/g的緩蝕劑，來(lái)預(yù)防H2S+H2O腐蝕。

1.4 裝置停工期間的連多硫酸腐蝕環(huán)境

連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂最易發(fā)生在加氫裝置中由敏化不銹鋼制造的設(shè)備上，一般是高溫、高壓含氫環(huán)境下的反應(yīng)塔器及其襯里和內(nèi)構(gòu)件、儲(chǔ)罐、換熱器、管線、加熱爐爐管，特別在用奧氏體鋼制成的設(shè)備上。連多硫酸腐蝕的預(yù)防，主要采用FeS清洗鈍化和N2保護(hù)。

1.5 酸露點(diǎn)腐蝕環(huán)境

含硫燃料在燃燒過(guò)程中生成高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔庵泻幸欢康腟O2和SO3，在加熱爐的低溫部位，SO3與空氣中水分共同在露點(diǎn)部位冷凝，生成硫酸，產(chǎn)生硫酸露點(diǎn)腐蝕，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備［4］。硫酸露點(diǎn)腐蝕的程度并不完全取決于燃料中的含硫量，還受到二氧化硫向三氧化硫的轉(zhuǎn)化率以及煙氣中含水量的影響。通過(guò)采用新型的熱管空氣預(yù)熱器，同時(shí)控制燃料的硫含量小于2 μg/g，排煙溫度大于130℃等手段，來(lái)預(yù)防露點(diǎn)腐蝕。

2 電化學(xué)腐蝕的監(jiān)測(cè)

2.1 定點(diǎn)測(cè)厚監(jiān)測(cè)

建立了裝置的定點(diǎn)測(cè)厚布點(diǎn)圖(或單體圖)，共76點(diǎn)定點(diǎn)測(cè)厚，建立管線定點(diǎn)測(cè)厚臺(tái)帳，以便跟蹤監(jiān)測(cè)管線的腐蝕情況，測(cè)厚周期為半年一次。對(duì)腐蝕極為嚴(yán)重(腐蝕速率大于0.5 mm/a)或剩余壽命小于1 a的部位應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)監(jiān)控部位應(yīng)增加測(cè)厚頻率。近兩年分別于2010年6月9日、2010年12月2日、2011年6月4日進(jìn)行了定點(diǎn)管線測(cè)厚。

2.2 腐蝕掛片監(jiān)測(cè)

停工時(shí)在重點(diǎn)部位掛入掛片，待再次停工檢修時(shí)取出，測(cè)量掛片腐蝕失重情況，計(jì)算腐蝕速度。在T5101頂、T5102頂、T5104頂、T5105頂、V5109，V5102，V5104，V5105，V5124和V5125共10處掛入腐蝕掛片，建立了腐蝕掛片臺(tái)帳，作為其他腐蝕監(jiān)測(cè)比較的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 腐蝕介質(zhì)分析監(jiān)測(cè)

腐蝕介質(zhì)分析是監(jiān)控裝置腐蝕狀況、預(yù)測(cè)腐蝕變化趨勢(shì)的有效手段。通過(guò)腐蝕介質(zhì)分析可以判斷被監(jiān)測(cè)部位總的腐蝕情況，以便于及時(shí)調(diào)整工藝操作，減輕腐蝕。加氫裝置的腐蝕介質(zhì)分析包括: V5124含硫污水、V5109含硫污水，每月分析一次。腐蝕介質(zhì)分析還可以用于監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)工藝防腐措施的使用效果。V5109腐蝕介質(zhì)監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目見(jiàn)表1。

表1 V5109腐蝕介質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目Table 1 Corrosion monitoring project

2.4 大檢修期間裝置腐蝕調(diào)查

2.4.1 大檢修期間裝置檢查腐蝕的項(xiàng)目

2011年10月份的大檢修是加氫裝置的首次檢修，腐蝕檢查是我們檢修工作的重點(diǎn)。針對(duì)壓力容器的檢驗(yàn)，以宏觀檢查、壁厚測(cè)定、表面缺陷檢測(cè)為主;針對(duì)加氫反應(yīng)系統(tǒng)管道的檢驗(yàn)，以測(cè)厚檢驗(yàn)為主;針對(duì)停工期間的連多硫酸腐蝕，含有H2S腐蝕產(chǎn)物的容器采用清洗鈍化、用N2隔離等方法;針對(duì)加熱爐的露點(diǎn)腐蝕，采取以宏觀檢查、熱管回廠檢修等措施。大檢修期間還增上在線腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)。

2.4.2 腐蝕檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及對(duì)策

裝置近兩年重點(diǎn)關(guān)注的9根管線的測(cè)厚數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 重點(diǎn)管線測(cè)厚數(shù)據(jù)Table 2 Pipeline thickness measurement data

續(xù)表2

檢修期間由長(zhǎng)嶺設(shè)備所對(duì)裝置的靜設(shè)備進(jìn)行 檢查，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 靜設(shè)備腐蝕情況Table 3 Static equipment corrosion

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)定點(diǎn)測(cè)厚、在線腐蝕監(jiān)測(cè)、腐蝕介質(zhì)分析、腐蝕產(chǎn)物分析、裝置停工腐蝕檢查、腐蝕掛片等多種檢測(cè)方法，了解裝置的腐蝕狀況，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大的腐蝕問(wèn)題，裝置腐蝕都在可控范圍內(nèi)。根據(jù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，結(jié)合裝置運(yùn)行的數(shù)據(jù)，提出以下建議:

(1)堅(jiān)持定期測(cè)厚工作。由于分餾塔T5102頂管線最高腐蝕達(dá)到2.7 mm/a，建議增加測(cè)厚頻率，改為3月一次;建議將T5102的汽提蒸汽量由正常的2.4 t/h提高到2.8 t/h;建議塔頂四層塔盤(pán)的材質(zhì)升級(jí)為0Cr13;建議增加V5110污水鐵離子的檢測(cè)。

(2)建議增加除鹽水(注水)Cl－的檢測(cè);建議增加注水量，由正常18 t/h增加到21 t/h，并根據(jù)測(cè)厚的數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整注水量。V5102出口和E5102出口都要增加，并且E5102出口注水量要多增加一些。

(3)建立長(zhǎng)效的防腐機(jī)制。隨著在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的投用，加強(qiáng)系統(tǒng)的監(jiān)控。和掛片、定期測(cè)厚、腐蝕介質(zhì)的監(jiān)控等數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，及時(shí)提出合理的防腐建議。

(4)高壓換熱器處于NH4Cl+NH4HS腐蝕環(huán)境中，是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備，而本次檢修沒(méi)有進(jìn)行檢查，建議加強(qiáng)關(guān)注。

(5)針對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕、埋地管線和設(shè)備的土壤腐蝕、蒸汽系統(tǒng)的腐蝕，建議加強(qiáng)對(duì)此類(lèi)腐蝕的監(jiān)控。

［1］ 劉小輝.煉油廠電化學(xué)腐蝕概述［M］.北京:中國(guó)石化出版社，2009.2．

［2］ 孫家孔.石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護(hù)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)石化出版社，1996:45～48．

(編輯 王菁輝)

Abstract:The corrosions in a 2．2 MM TPY wax oil hydrotreating unit in SINOPEC Luoyang Company were found in the scheduled overhaul after 1stoperating cycle．The corrosions mainly include high－temperature hydrogen corrosion，hydrogen brittling，hydrogen induced cracking(HIC)of stainless steel deposit weld，electrochemical under－deposit corrosion，pit corrosion and corrosion failures due to fouling condensation of NH4Cl and NH4HS at the low－velocity locations of HP air coolers，wet hydrogen sulfide corrosion in light oil service，polythionic acid corrosion and sulfuric acid dew point corrosion of sensitive stainless steel equipment，etc．The corrosions in the unit have been brought under control after optimization of process parameters and operating conditions，necessary material upgrading，injection of corrosion inhibitors and implementation of corrosion testing based upon positioned thickness measurement，coupon testing and corrosive media analysis．

Keywords:wax oil hydrotreating unit，electrochemical corrosion，protection

Electrochemical Corrosion in Wax Oil Hydrotreating Unit and Protection

Jiang Hongwei，Cao Huamin
(SINOPEC Luoyang Company，Luoyang，Henan 471012)

TE985.9

B

1007－015X(2012)05－0021－04

2012－05－02;修改稿收到日期:2012－07－15。

江紅偉(1977－)，2001年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院，現(xiàn)在從事生產(chǎn)管理工作。E-mail:836701869@qq.com。