高含硫天然氣凈化裝置腐蝕監測技術有效性評估

譚紀偉,岳遠林,逯辰源,唐雪霞（中原油田分公司天然氣處理廠,河南濮陽457162）

高含硫天然氣凈化裝置腐蝕監測技術有效性評估

譚紀偉,岳遠林,逯辰源,唐雪霞
（中原油田分公司天然氣處理廠,河南濮陽457162）

由于腐蝕帶來的各項問題日趨突出,腐蝕監測技術作為一種在不影響系統正常運行的情況下,對管線的腐蝕速度和某些與腐蝕速度有關的參數進行連續測量的技術得到了很快的發展和應用。本文將在腐蝕環境較為惡劣，腐蝕介質較為復雜的環境下，對腐蝕檢測技術的準確性和腐蝕監控的有效性進行分析。

腐蝕監測；高含硫；應用效果

0　引言

普光氣田采出的天然氣含硫、含碳量較高，原料天然氣中H2S平均含量為15%（體積分數，下同），CO2平均含量為8%左右，并含有一定量的有機硫,加上天然氣開采和處理的過程中有電解質的存在，使得凈化廠的腐蝕環境較為復雜和惡劣。天然氣凈化聯合裝置采用的腐蝕檢測方法為安裝有電感探針的在線腐蝕監測技術，其原理是將金屬試樣包含在一個線圈里，由于腐蝕后金屬試樣橫截面積減小，導致線圈的電感發生相應的改變。事先對線圈電感L和磁力線長度s進行標定，建立電感與腐蝕速率的函數關系，利用測量得到的電感變化就能推知材料的腐蝕速率的腐蝕速率。

1　探針與掛片數據對比情況

為確定腐蝕監測技術的準確性，我們在每只探針的探頭前端加裝了腐蝕試驗掛片，與探針同時放入，同時取出，以驗證探針數據的準確性。

進行了為期兩年的檢測后，我們將探針和掛片同時取出，并對掛片進行清洗、稱重和分析，并將掛片數據與探針數據進行對比。片清洗前部分監測點掛片表面附著流體沉積物及腐蝕產物，部分監測點掛片表面呈現光澤狀態，清洗后各個監測點掛片的均勻腐蝕速率微小。在酸性油氣田設施腐蝕的眾多因素中，硫化氫和二氧化碳是最為危險的腐蝕因素。

2　壓力管道檢測情況

通過對六套聯合檢修時壓力管道檢測結果匯總情況分析，聯合裝置重點腐蝕部位中大部分為貧胺液、酸性氣和酸性水等介質流經的管線。酸性氣管線腐蝕形態多為復合管剝離，分析原因主要為壓力、溫度的變化以及前期制造缺陷引起。酸性水管線腐蝕形態主要為局部減薄，分析原因為：酸性水主要來源為急冷水，當加氫不足時，反應器出口便有較多的SO2產生并進入急冷塔，使急冷水的PH值下降，當PH值低于6時，急冷水對設備和管線將產生嚴重腐蝕，具體的腐蝕過程如下：

此外，急冷水中存在少量的SO32-及SO42-，不僅本身是一種酸性腐蝕性離子，同時為硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖提供了環境，導致系統內粘泥量增大，加速了金屬腐蝕。

3　在線腐蝕檢測情況

（1）第二級硫冷凝器入口管線腐蝕問題：腐蝕現狀：CL-30801探針安裝在二級硫冷器入口管線，管線材質為碳鋼內襯不銹鋼復合材料，探針材質為20R，監測介質為酸性氣。實際運行過程中腐蝕速率一直較高，吹硫期間更是呈現階梯式上漲。分析原因如下：1）二級硫冷器入口管線內氣體成分復雜，含有H2S、SO2、CO2、硫蒸汽、水蒸汽等，溫度在280℃以上，高溫硫腐蝕現象突出，管線為316L的復合管，電感探針材質為20R，造成在線腐蝕實際檢測的腐蝕速率較高。2）停工吹硫操作時，產生少量SO3與燃料氣燃燒產生的大量水汽及減溫蒸汽生成硫酸蒸汽，如果管壁溫度低于系統壓力所對應的硫酸露點溫度，將發生硫酸露點腐蝕。吹硫后期，隨著溫度的下降，系統操作不平穩，溫度、壓力、過程氣組分發生較大范圍波動，如果管壁溫度低于系統壓力所對應的水的露點溫度，造成嚴重的濕硫化氫腐蝕。

（2）急冷水泵出口管線腐蝕問題：腐蝕現狀：探針CL-40401安裝在尾氣處理單元急冷水泵出口，管線材質為碳鋼（20#），監測介質為急冷水。在線腐蝕監測系統運行期間該點監測數據頻繁的出現短期或長期的持續增高現象。分析原因如下：1）該點探針安裝在管線底部，由于探針處于該段管線低點，系統中產生的鹽類、腐蝕產物、污垢等物質在此沉積，易產生垢下腐蝕。另外，如果上游操作出現波動，會造成加氫不足，使反應器出口產生較多的SO2并進入急冷塔，與水形成亞硫酸，亞硫酸具有很強的腐蝕性，對設備產生嚴重腐蝕。2）對于短期腐蝕速率較快的現象，原因可能為：急冷水系統發生的腐蝕類型主要為SO2-H2O腐蝕。當PH值低于6時，急冷水對設備和管線將產生嚴重腐蝕，具體的腐蝕過程如下：

SO2+H2O—＞H2SO3

H2SO3+Fe—＞FeSO3+H2

（3）再生塔底重沸器氣相返回管線腐蝕問題：塔底監測點探針編號為CL-10501，安裝在再生塔底重沸器氣相返回口管線，腐蝕介質主要為硫化氫、二氧化碳和MDEA，管線材質為復合管材（20R+00Cr17Ni14Mo2），探針材質為SA516-65，正常運行溫度為128℃。在線腐蝕監測系統該點出現較快增長趨勢。分析該點腐蝕的原因可能包括：1）溫度較高或壓力較低時，溶劑吸收的酸性氣體自胺液中解析出來，在材料表面產生酸腐蝕。2）正常工況下，富液中的酸性氣在再生塔內解析，返回管道內介質為氣相，如操作不當，解析反應發生在重沸器內，解吸出來的游離H2S和CO2氣體在有液滴的情況下在返回管線金屬表面發生腐蝕或沖刷。

4　總結

腐蝕監測的最大意義在于可以實時監測裝置的整體運行狀態，及時反應設備及管線內介質當前的腐蝕程度。提供與當前設備及管線運行情況等有關的管理信息如生產、維修計劃的決策依據，設備的選材依據等。可以評估腐蝕控制和防腐技術的有效性，如化學緩蝕劑法、防腐涂層技術等。并且找出這些技術的最佳應用條件。

[1]李章亞.油氣田腐蝕與防護技術手冊[K].北京:石油工業出版社,1999:378.

[2]周計明.油管鋼在含CO2/H2S高溫高壓水質中的腐蝕行為及防護技術的作用[D].西安:西北工業大學,2002.

[3]鄭立群.石油化工工業腐蝕監測技術的最新發展.[J]石油化工腐蝕與防護,2005.

譚紀偉（1979—），男，山東新泰人，本科，經濟師，研究方向：天然氣凈化處理和化驗分析。