加氫改質(zhì)裝置瓦斯線(xiàn)泄漏原因分析及處理措施

李國(guó)龍

摘要：中國(guó)石油哈爾濱石化公司加氫改質(zhì)裝置瓦斯系統(tǒng)運(yùn)行中，在管線(xiàn)、彎頭、三通以及罐D(zhuǎn)-401底部都有不同程度的減薄和坑蝕現(xiàn)象。并多次在彎頭處發(fā)生泄漏，造成裝置停工。本文就其瓦斯系統(tǒng)的腐蝕原因、處理措施和檢修對(duì)策做了闡述。

關(guān)鍵詞：瓦斯；硫化氫腐蝕；溫度

中圖分類(lèi)號(hào)：FU25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）20-0016-01

前言

2014年6月14日16時(shí)40分，生產(chǎn)車(chē)間班組巡檢發(fā)現(xiàn)瓦斯罐（D-401）入口管線(xiàn)在PV-401下游彎頭處有瓦斯泄漏，此處彎頭于2013年4月更換（20# 90°無(wú)縫彎頭Ф273*8）。15日7時(shí)20分檢修車(chē)間動(dòng)火將此彎頭拆下，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)彎頭下方管壁嚴(yán)重減薄并出現(xiàn)漏點(diǎn)，且與此彎頭連接的橫管段下方也出現(xiàn)管壁減薄、坑點(diǎn)腐蝕情況（如圖-2、圖3、圖4），將此彎頭和橫管段進(jìn)行更換，于15日13時(shí)完成作業(yè)。2014年8月大修，經(jīng)檢測(cè)D-401罐底腐蝕嚴(yán)重，其底部減薄為d=3.5mm（原材質(zhì)厚度為d=8mm）。有維修車(chē)間拆卸運(yùn)至大慶，經(jīng)專(zhuān)業(yè)部門(mén)對(duì)罐底進(jìn)行更換后回裝。

1 原因分析

1.1 瓦斯氣帶水；

1.2 瓦斯其中含有H2S，造成濕硫化氫腐蝕；

1.2.1 硫化氫的影響

瓦斯氣體中往往含有硫化氫。干燥的硫化氫與二氧化碳一樣都不具有腐蝕性，溶解于水中的硫化氫具有較強(qiáng)的腐蝕性。碳鋼在含有硫化氫的水溶液中會(huì)引起氫的去極化腐蝕，碳鋼的陽(yáng)極產(chǎn)物鐵離子與水中的硫離子相結(jié)合生成硫化鐵。硫化鐵的溶度積很小，是一類(lèi)難溶沉淀物。含有大量懸浮的硫化鐵的水稱(chēng)為“黑水”。水中的溶解鹽類(lèi)和溶解的CO2對(duì)H2S 的腐蝕有一定的影響。鋼在含有H2S 的蒸餾水（A）、含有H2S 的鹽水（B）、含有H2S和CO2鹽水（C）中的腐蝕情況，鋼在含有H2S 的鹽水中的腐蝕速率最高；而在含有H2S 的蒸餾水中的腐蝕速率較低。因?yàn)椴煌乃芤盒纬傻母g產(chǎn)物不一樣，所以腐蝕速率也不同。鋼在蒸餾水中，最初形成保護(hù)性能差的Fe9S8，繼而形成保護(hù)性能較好的磁黃鐵礦和黃鐵礦（FeS2）。在含有H2S 的鹽水中只能形成保護(hù)性能差的Fe9S8，所以腐蝕速率繼續(xù)增大，是屬于電化學(xué)腐蝕。

含H2S 的水對(duì)金屬材料的腐蝕破壞還有兩種類(lèi)型：一是氫脆，電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的氫滲入鋼材內(nèi)部，使材料韌性變差，引起微裂紋，使鋼材交脆；二是硫化物應(yīng)力腐蝕，在拉應(yīng)力和殘余張應(yīng)力作用下鋼材氫脆裂紋發(fā)展，致使鋼材破裂。以上兩種腐蝕可能在沒(méi)有任何征兆的情況下，在短時(shí)間突然發(fā)生。這應(yīng)是預(yù)防的重點(diǎn)。發(fā)生在鋼表面的腐蝕，陽(yáng)極方面鐵被溶解形成Fe2+與O2結(jié)合，H2S 或CO2取決于電解質(zhì)溶液的組成。這些腐蝕產(chǎn)物或附著物的形成，如鐵銹包括 [Fe2O3·xH2O]，F(xiàn)eSx，F(xiàn)e2CO3。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，電子流向陰極。在陰極表面，它們阻止了水的氧化作用產(chǎn)生OH-或H+變成H2↑。

綜上所述，水中溶解了O2，CO2，H2S 等氣體后，水的腐蝕性大大增強(qiáng)。事實(shí)上水中的溶解氣體是腐蝕的主要原因。

1.2.2 溫度影響

當(dāng)腐蝕由氧擴(kuò)散控制時(shí)，在給定氧濃度下，大約每升高30℃溫度，腐蝕速度增加一倍。在允許溶解氧逸出的敝口容器內(nèi)，到達(dá)80℃之前，腐蝕速度隨溫度升高而增加，然后逐漸降低，在沸點(diǎn)時(shí)，降到很低的數(shù)值。80℃以后腐蝕速度的降低是和溫度升高時(shí)水中氧的溶解能力顯著下降有關(guān)，這種影響最終超過(guò)了由于溫度升高引起的加速腐蝕作用。而在封閉的系統(tǒng)內(nèi)，氧不能逸出，所以腐蝕速度不斷隨溫度升高而增加，直到所有氧都被消耗完為止。當(dāng)腐蝕與析氫反應(yīng)有關(guān)時(shí)，那么溫度每升高30℃，腐蝕速度增加還不止一倍。例如，鐵在鹽酸中的腐蝕速度大約溫度每升高10℃就增加一倍。

1..3 此管線(xiàn)為重整加氫裝置加熱爐提供瓦斯氣，管道通徑DN250，目前重整裝置已停工，瓦斯線(xiàn)流量只有600m3/h（原流量為2000m3/h），氣體流速低水不能帶走，彎管處存水造成濕硫化氫腐蝕環(huán)境。

2 解決措施

2.1 解決瓦斯帶液、瓦斯中H2S含量超標(biāo)問(wèn)題，加強(qiáng)工藝腐蝕管理。

2.2 定期定點(diǎn)測(cè)厚檢查，防止突發(fā)緊急事故，加強(qiáng)設(shè)備腐蝕管理。

2.3 根據(jù)現(xiàn)有瓦斯流量，確定瓦斯管線(xiàn)直徑，提高氣體流速。

2.4 將容易存水腐蝕管段更換為不銹鋼材質(zhì)的管線(xiàn)。

3 檢修方案及對(duì)策

3.1 生產(chǎn)車(chē)間組織人員對(duì)瓦斯管線(xiàn)（系統(tǒng)）進(jìn)行氮?dú)獯祾摺⑻幚恚宄芫€(xiàn)內(nèi)介質(zhì)。

3.2 維修車(chē)間加盲板3塊：DN250主線(xiàn)2塊，DN200副線(xiàn)1塊。進(jìn)行系統(tǒng)隔離。

3.3 生產(chǎn)裝置再次進(jìn)行蒸汽吹掃，每2小時(shí)測(cè)氧測(cè)爆一次，直至具備動(dòng)火條件。開(kāi)據(jù)火票，落實(shí)安全措施。

4 2014年6月維修車(chē)間對(duì)泄漏的彎頭及腐蝕嚴(yán)重的管線(xiàn)進(jìn)行更換。原設(shè)計(jì)彎頭厚度為：8.0mm.現(xiàn)更換彎頭厚度為：9.5mm。材質(zhì)為20#鋼，符合要求。

5 原設(shè)計(jì)瓦斯流量2000Nm3/h，目前重整裝置已停工，加氫瓦斯流量只有600m3/h左右，氣體流速低，及瓦斯氣帶水、硫化氫含量超標(biāo)，造成管線(xiàn)低部存水集液。所以在2014年8月裝置大修期間，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、審批，將材料為20#，Ф273X8 的瓦斯管線(xiàn)更換為Ф159X6 ，304不銹鋼管線(xiàn)。

6 焊接工藝

（1）焊接方法：根據(jù)不銹鋼的焊接特點(diǎn)，盡可能減小熱輸入量，故采用手工電弧焊、氬弧焊兩種方法，d ≧Φ159 mm 的采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面。

（2）焊接參數(shù)。304不銹鋼的突出特點(diǎn)是對(duì)過(guò)熱敏感，故采用小電流、快速焊，多層焊時(shí)要嚴(yán)格控制層間溫度，使層間溫度小于60 ℃ 。

（3）坡口形式及裝配定位焊。坡口形式采用V 形坡口，由于采用了較小的焊接電流，熔深小，因而坡口的鈍邊比碳鋼小，約為0-0.5 mm，坡口角度比碳鋼大，約為65°- 70°。

因不銹鋼熱膨脹系數(shù)較大，焊接時(shí)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，要求采用嚴(yán)格的定位焊。

7 結(jié)語(yǔ)

在系統(tǒng)運(yùn)行中，要加強(qiáng)瓦斯氣脫水或添加分離器等設(shè)備，減少硫化氫和二氧化碳的含量（硫化氫含量少于20mg/㎡，二氧化碳體積比小于3.0%），根據(jù)情況及時(shí)清管作業(yè)，清管時(shí)防止污物進(jìn)入管線(xiàn)，定期加注緩蝕劑。在施工作業(yè)和日常維護(hù)時(shí)，要嚴(yán)格按規(guī)程做好管線(xiàn)除銹拋光工作，保證外涂層材料的質(zhì)量，及時(shí)修補(bǔ)外部損傷，對(duì)管線(xiàn)維護(hù)保養(yǎng)要到位，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理。

參考文獻(xiàn)

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