石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)

徐萬喜（遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司資產(chǎn)裝備部， 遼寧 盤錦 124010）

?

石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)

徐萬喜（遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司資產(chǎn)裝備部， 遼寧 盤錦 124010）

摘要：本文針對在普遍情況下石油化工設(shè)備在濕硫化氫的環(huán)境下容易腐蝕的情況，討論分析了濕硫化氫的的腐蝕機(jī)理和通常情況下影響腐蝕的幾個因素，提出了降低源頭介質(zhì)中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來防止硫化氫腐蝕，除此之外還應(yīng)對設(shè)備的設(shè)計、制造、檢驗以及日常設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提出要求，以便更好的保證石油化工設(shè)備正常安全的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：石油化工設(shè)備；濕硫化氫；運(yùn)行；腐蝕；防護(hù)

1 腐蝕的危害

濕硫化氫容易導(dǎo)致石油化工設(shè)備出現(xiàn)腐蝕開裂等問題，造成設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境不安全，影響設(shè)備使用的壽命，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行時可能會發(fā)生突發(fā)情況，對人和設(shè)備來說都是特別危險的，既影響生產(chǎn)效率，又增加維修的格外支出。

2 腐蝕的機(jī)理

大部分的石油化工設(shè)備材質(zhì)都為鋼材，大部分鋼材中都或多或少的存在些氫氣泡，而在日常運(yùn)行的情況下隨著運(yùn)行壓力的增大導(dǎo)致氫氣泡開裂，隨著時間的推移最終會導(dǎo)致這些裂紋相連接，形成氫致開裂，這種情況具有延展性，且開裂方向與鋼材表面平行。這是開裂原因的一種。第二，如果石油化工設(shè)備長期處在濕硫化氫的環(huán)境下，由于石油化工設(shè)備在應(yīng)力的作用下氫氣會滲入到縫隙中的雜質(zhì)中，這樣就導(dǎo)致一排一排的有規(guī)律的裂痕，而這些裂痕在受熱影響作用越大的部位，其開裂的紋度也會越大。第三，通常在濕硫化氫的環(huán)境下情況下，一些大小不一的氫氣泡會出現(xiàn)在設(shè)備的淺表面，這是因為在濕硫化氫的環(huán)境中含硫化合物在對設(shè)備設(shè)施中的含鋼材料進(jìn)行腐蝕，在腐蝕的同時會釋放出相應(yīng)的氫原子，而這些氫原子非常容易的滲透、聚集到設(shè)備鋼材中存在裂紋缺陷的部位。這些氫原子通過聚合反應(yīng)形成氫分子，這些分子在表面不斷的融合聚集形成極大的膨脹力，而這些膨脹力會對鋼材的晶格界造成巨大的壓力，久而久之，隨著這樣氫分子的累積，導(dǎo)致鋼材的晶格界開裂，形成氫鼓包。第四，在設(shè)備的熱影響區(qū)域和高硬度區(qū)域容易出現(xiàn)這種情況的腐蝕。在石油化工設(shè)備中鋼碳材料與濕硫化氫經(jīng)過化學(xué)腐蝕，會生成一定數(shù)量的氫原子，而在這些氫原子的滲透作用下，就會引起鋼材發(fā)生“氫脆”，而這種現(xiàn)象是因為鋼材內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)受到溶解破壞。而設(shè)備在“氫脆”的情況下，再加上受到外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力的作用下就很容易發(fā)生腐蝕開裂。

另外，在使用過程中也存在著會影響石油化工設(shè)備的因素，包含力學(xué)和化學(xué)損傷，例如磨損，晶間腐蝕，縫隙腐蝕，點(diǎn)蝕等局部腐蝕；設(shè)備組件各部分在處于不同溫度的情況下會產(chǎn)生溫差應(yīng)力；碳，氫等氣態(tài)化合物介質(zhì)會擴(kuò)散進(jìn)入金屬構(gòu)件內(nèi)部及存在的殘余應(yīng)力等，在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的結(jié)合下便會很容易的發(fā)生腐蝕。

3 影響因素

氫溶解量與pH值密切相關(guān)，當(dāng)pH值接近偏堿性或接近中性時鋼中的氫溶解量是最低的，當(dāng)pH值太高或太低氫溶解量都較高。環(huán)境中的氨離子對腐蝕的影響也較大，氨離子會增加硫化氫腐蝕應(yīng)力的敏感性，而且敏感性還會隨著pH值的增大而增大，二氧化碳在pH值較低的情況下使硫化氫的腐蝕敏感性增加，在較高pH的情況下會使硫化氫的腐蝕敏感性減弱。

敏感性還與介質(zhì)中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，硫化氫腐蝕開裂的敏感性越強(qiáng)。原油中硫化物在催化裂化的條件下生成的物質(zhì)中有一些氮化物以HCN的形式存在，HCN對濕硫化氫的腐蝕也會起到促進(jìn)作用。

溫度對腐蝕的影響會因腐蝕類型的不同也會有差別，硫化氫腐蝕在20℃的情況下最敏感，溫度上升或下降都利于降低硫化氫的腐蝕作用強(qiáng)度。由焊接的殘余應(yīng)力，硬性拼裝組合焊接引起的外加應(yīng)力，在與高濃度的硫化氫以及高濃度的水分和高硬度鋼焊接縫隙的淬硬組織的結(jié)合下，便很容易的發(fā)生硫化氫對石油化工設(shè)備的腐蝕。

4 防腐措施

（1）選材要合理。選材以硫化氫質(zhì)量濃度為標(biāo)準(zhǔn)，在大于50mg/L的情況下，外殼體材質(zhì)選材應(yīng)是承載力大小合適的碳鋼或是碳錳鋼，上述的情況下，氰化物的質(zhì)量濃度大于20mg/L的條件下，殼體材料最好選用碳鋼或碳錳鋼+oCr13鋼復(fù)合鋼板。另外提高鋼材的純度和質(zhì)量，降低鋼材中Mn、S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也能有效的防止石油化工設(shè)備的腐蝕

（2）在設(shè)備安裝時，安裝工人應(yīng)通過檢查確定各配件的幾何尺寸與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相一致；避免進(jìn)行強(qiáng)力組裝的方法進(jìn)行設(shè)備安裝；在焊接時應(yīng)盡可能的減少焊縫結(jié)構(gòu)中的合金成分，降低在以后設(shè)備運(yùn)行中氫原子與這些雜物的聚合，減少氫氣鼓包的形成；在焊接完成后要認(rèn)真的進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，這樣可以將設(shè)備之間的殘余應(yīng)力消除。

（3）使用過程中，操作人員一定要熟練掌握設(shè)備的操作方法，運(yùn)行步驟，注意日常的養(yǎng)護(hù)工作，要定期做好設(shè)備腐蝕保養(yǎng)，并且加強(qiáng)日常的動態(tài)監(jiān)控。定期對設(shè)備進(jìn)行檢測，主要是對壓力容器進(jìn)行檢測，包括對設(shè)備結(jié)構(gòu)檢測、設(shè)備表面狀況檢測、內(nèi)表面熒光磁粉檢測、測厚、超聲波探傷檢測。

（4）檢測人員在檢測過程中一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患或問題，應(yīng)及時上報并在最短的時間內(nèi)對設(shè)備缺陷部位進(jìn)行修復(fù)，從而保證設(shè)備安全使用，把設(shè)備損壞降到最低，減少日常維護(hù)修復(fù)支出。

5 結(jié)語

對石油化工設(shè)備的防護(hù)應(yīng)是一項長期的動態(tài)的工作，應(yīng)定期的對設(shè)備進(jìn)行檢測保養(yǎng)，只有從安裝、材料、使用、日常維護(hù)等各個方面做到位，才能更好的確保設(shè)備安全正常的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］周奎舟，石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)分析［J］.世界華商經(jīng)濟(jì)年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè)，2013，（02）.

［2］張?zhí)禊i.壓力容器檢驗［M］.北京中國特種設(shè)備檢驗協(xié)會，2006，187-203.