石油磺酸對不銹鋼的均勻腐蝕失重試驗

潘成偉 李艷梅（中國石油大慶煉化分公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411）

生 產 與 安 全 技 術

石油磺酸對不銹鋼的均勻腐蝕失重試驗

潘成偉 李艷梅
（中國石油大慶煉化分公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411）

石油磺酸屬于強酸，為黑褐色膏狀體，由于其流動性較差，在石油磺酸鹽裝置生產中，必須保持高溫輸送。高溫加劇了石油磺酸對不銹鋼設備及管線的酸腐蝕，大大降低設備的使用壽命，所以合理控制磺化出料及中和工序pH范圍對延長設備及管線使用壽命，確保裝置長周期運行具有積極意義。本文在實驗室內采用均勻腐蝕失重試驗方法來研究不同pH值的石油磺酸對316L不銹鋼的腐蝕失重規律，為裝置優化工藝提供技術支持。

石油磺酸；不銹鋼；腐蝕

石油磺酸鹽是油田三元復合驅油體系中重要的表面活性劑。大慶煉化公司石油磺酸鹽裝置是以自產的原油餾分油和硫磺為主要原料，在膜式磺化反應器內，利用氣體SO3和原料油液膜進行連續的氣液反應，磺化反應得到的適宜深度的磺酸，再經過中和反應，生產石油磺酸鹽產品。其產品具有弱堿體系界面活性好、適應性強、界面張力穩定等特點，產品性能滿足大慶油田驅油用表面活性劑的要求，對于進一步發揮三元復合驅技術優勢、提高原油采收率、助推大慶油田穩產具有積極的促進作用。

不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，鉻含量均在10.5%以上，具有抵抗大氣氧化的能力——即不銹性，同時也具有在含酸、堿、鹽的介質中乃腐蝕的能力——即耐蝕性。但是不銹鋼的不銹性和耐蝕性也是有條件的，對于特殊介質如磺酸，是磺基與烴基（包括芳基）相連接而成的一類有機化合物。磺酸基團為一個強水溶性的強酸性基團，磺酸都是水溶性的強酸性化合物。在石油磺酸鹽生產過程中，接觸石油磺酸的設備、管道應盡量采用內襯聚四氟乙烯材質，但一些特殊部位只能采用不銹鋼（316L）材質。同時，為確保物料輸送要求，溫度需控制在70℃以上。在這類酸性介質存在情況下，高溫會加劇不銹鋼設備及管線的腐蝕，金屬的界面上發生化學或電化學多相反應，使金屬轉入氧化（離子）狀態，顯著降低不銹鋼的強度、塑性、韌性等力學性能，縮短設備的使用壽命，造成生產中的跑冒滴漏，嚴重影響石油磺酸鹽裝置的產量及長周期運行，甚至造成人員傷害等事故。本文采用均勻腐蝕失重試驗來研究石油磺酸pH值對316L不銹鋼的腐蝕速率，為裝置優化生產工藝提供技術支持。

1　試驗

1.1 試驗試樣

1.1.1 不銹鋼試樣的形狀和尺寸

試樣的形狀和尺寸應隨被試材料的原始條件及所使用的試驗容器而定，盡量采用面積大的、側面與總面積之比值小的試樣。每個試樣表面積不應小于10cm2。本文使用316L低碳不銹鋼板狀試樣加工樣品10個，尺寸如下：

L×B×H：90mm×20mm×2mm

1.1.2 試樣的其他要求

試樣使用洗滌劑充分去油，酒精清洗干燥后，放入120℃烘箱內烘至恒重后稱重，稱重時應使用精度不小于士0.5mg的分析天平，精確至0.0001g。

1.2 試液配制

取300g石油磺酸，測定pH值后，加入適量35%氫氧化鈉溶液，調配不同pH值的石油磺酸鹽樣液，詳見表1。

1.3 試驗方法

將試樣裝入玻璃材質的250ml廣口瓶內，加入石油磺酸（鹽）試液，確保不銹鋼試樣被試液完全浸泡。將廣口瓶置于70℃±1恒溫烘箱內，達到測試周期時，將不銹鋼試樣取出，使用洗滌劑充分去油，酒精清洗干燥后，放入120℃烘箱內烘至恒重后稱重，精確至0.0001g。

1.4 注意事項

試驗期間，每日搖勻試液，確保試液與不銹鋼試樣充分接觸。

1.5 結果和討論

由表2數據可以看出：

（1） pH值=3.72的石油磺酸鹽原液浸泡15天的不銹鋼樣片重量增加，分析原因為樣液含水少，在不銹鋼表面形成一層鈍化膜，導致樣片質量增加。隨浸泡天數增加，樣品重量變化不明顯。

（2）pH值=4.10的石油磺酸鹽浸泡的不銹鋼樣片重量損失最大，說明在本次試驗中pH值=4.10的情況下，石油磺酸鹽對不銹鋼的腐蝕最為嚴重。

（3）pH值=7.61的石油磺酸鹽浸泡的不銹鋼樣片重量損失最小，除15天質量稍有損失后，其余浸泡時間重量基本沒變化。說明在本次試驗中pH值=7.61的情況下，石油磺酸鹽對不銹鋼的腐蝕最小。

由本次試驗數據，對石油磺酸鹽裝置不銹鋼設備及管線的耐腐蝕提出如下防護建議：

（1）純磺酸pH值為3.72，對設備沒有腐蝕。而目前工藝磺酸出料pH值恰好處在腐蝕嚴重的4-5之間，可通過工藝調整，使上游出料pH值避開腐蝕最嚴重區。

（2）優化工藝加堿點，分工序對石油磺酸進行中和調配，在磺酸剛進入下游工序時，馬上把pH值調離腐蝕最嚴重區。

（3）確保生產出料穩定的情況下，適當降低工藝溫度，弱化酸腐蝕。

圖1　不同浸泡時間對不銹鋼樣片的重量損失率（pH=4.10的石油磺酸鹽樣液）

圖2　不同pH值的石油磺酸鹽對316L不銹鋼的腐蝕圖片

表1　不同pH值石油磺酸鹽樣液配制

表2　316L不銹鋼在石油磺酸鹽樣液中的重量損失率

[1] GB10124-1988，金屬材料試驗室均勻腐蝕全浸試驗方法[S].

[2]岡毅民.中國不銹鋼腐蝕手冊[M].北京：冶金工業出版社， 1992.

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