常減壓裝置塔頂管道腐蝕原因解析

陳龍飛，惠益嘉

（中國寰球工程公司 遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

常減壓裝置塔頂管道腐蝕原因解析

陳龍飛，惠益嘉

（中國寰球工程公司 遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

針對目前原油品質日趨劣化，造成常減壓裝置塔頂管線腐蝕日益嚴重，經過腐蝕調查并分析腐蝕原因后，闡述了腐蝕的環境和機理，解決常減壓蒸餾裝置管線低溫部位防腐的合理措施，提出了加強工藝調整PH值的控制，并合理的減緩腐蝕-加強對緩蝕劑和劑量控制，降低腐蝕所造成的風險。

常減壓蒸餾裝置；塔頂管線；腐蝕原因；防腐措施

經調查山東某煉廠常減壓裝置塔頂管線腐蝕日趨嚴重，分析其造成的腐蝕首要原因是原油品質的逐漸劣化，油品的腐蝕性介質含量也隨之升高，不僅會對裝置的設備和管道造成腐蝕，也對煉廠的正常運行和人身安全造成嚴重威脅。針對油品的性質和造成腐蝕的原因進行有目的的分析和測試，準確的提出應對措施，對常減壓裝置的安全運行則顯得十分必要。

該煉廠常減壓裝置于2005年底建成投產，加工的原油來源復雜，其成分極其不穩定。由于原油含硫量較高（0.82%～1.3%），對常減壓裝置設備的腐蝕問題也不可避免，經過對該煉廠的長時間調研和分析化驗，腐蝕問題較為嚴重的部位主要集中在常壓塔頂和塔頂換熱器管線的低溫部位[1]。

1 常減壓裝置腐蝕機理

該裝置加工的原油本身含有一定程度的硫和氯離子，原油在脫水后對設備和管道基本沒有腐蝕性，對低溫區的管道腐蝕經查是由于HCl和H2S互相作用，并形成循環腐蝕環境，從而對管線和設備造成嚴重腐蝕，原油在蒸餾過程中產生HCl和H2S，通過管線進入常壓流程的冷凝冷卻系統，由于冷凝系統中液態水的出現，HCl和H2S遇水溶解后，形成了強酸腐蝕環境。腐蝕反應方程[2]如下：

2 常壓塔頂管線腐蝕解析

裝置內常頂油氣通過E-1001A/B換熱后，溫度由 122℃降至到 97℃，而后進入濕式空冷器E-1002A～F。

2010年2月停工檢修時發現E-1001A/B的出口管線的套管部分也腐蝕較重，將閥門的前置彎頭拆除后，發現該彎頭腐蝕極其嚴重，沖刷部位已有明顯漏點，見圖1。

2010年4月，該煉廠發現常減壓裝置常壓塔頂管線和原油-常頂油氣換熱器E-1001A/B出口彎頭（規格為φ630 mm×12.0 mm，材質為20#鋼）腐蝕嚴重，并伴有穿孔泄漏現象。

2010年 9月，裝置例行檢修時，發現換熱器E-1001A/B存在嚴重泄漏情況，經查為該換熱器原油-常頂油氣管道被嚴重腐蝕后發生泄漏。

2010年 11月，該原油-常頂油氣換熱器E-1001A/B出口閥后異徑三通（規格為φ630 mm×12 mm/φ377 mm×10.5 mm，材質為20#鋼）焊口沖刷腐蝕泄漏, 用環氧樹脂加玻璃絲布包裹，最后加套管施焊。

2011年1月檢測時，焊縫處的腐蝕已經非常嚴重，腐蝕泄露裂口長度為16mm左右，寬3.5mm左右，見圖2。經專家討論后采取美特鐵焊接堵漏。

圖1 腐蝕彎頭局部Fig.1 Part of corrosion elbow

圖2 焊縫處腐蝕Fig.2 Welding seam corrosion

3 管道腐蝕原因分析

3.1 塔頂污水pH超標加劇設備腐蝕

酸性腐蝕為此類裝置的常見腐蝕狀況，因此控制附塔管道內的物料pH值可以有效緩解設備和管道的腐蝕程度和速度[3]經檢測塔頂管線注水系統的冷凝水為中性與弱堿性之間，即7.0≤pH≤9.0。

原油的檢測報告中顯示，該煉廠使用的原油含有氯化鈉、氯化鈣和氯化鎂等無機鹽成分，常溫下并無腐蝕作用，但在加工生產過程中，原油經過加熱分解，無機鹽中的氯離子遇水，且在高溫環境下形成鹽酸的強腐蝕性介質，從而對設備和管道進行腐蝕破壞。

3.2 緩蝕劑和中和劑質量對設備腐蝕的影響

由于管道和設備的腐蝕情況嚴重，該煉廠2010年起針對塔頂冷卻水系統進行持續采樣并做pH值測定，經檢測冷凝水pH值極不穩定，且嚴重超標，雖短時間內對生產不會造成影響，但長期的腐蝕對設備和管道的危害非常嚴重[4]，如不排除該隱患，很可能釀成大事故，檢測小組將1月至6月的監測數據繪制成表，進一步分析冷卻水的pH值波動原因，其統計表見表1。

該裝置于2010年1月投入生產的緩蝕劑和中和劑，為某化工廠生產，經第三方檢測后各項指標均合格，該產品正式用于該裝置后，分析小組對塔頂污水做了采樣分析，其鐵離子含量嚴重超標（標準含量≤3.0 mg/L），而且數據波動明顯，結合之前檢測結果，分析得出緩蝕劑和中和劑并未起到緩解腐蝕的作用，而且出現了加劇腐蝕的異常狀況。

3.3 裝置流程和設備狀況對腐蝕程度的影響

該裝置自投入使用后，一直處于滿負荷運行狀態，設備老化日趨嚴重，經過擴容增產后，部分設備勉強能夠滿足要求，特別是常壓塔，其塔頂管線油氣量明顯增加的情況下口徑卻未增加，流速增大至原來的約1.2倍，因此管壁所承受的油氣沖刷腐蝕增加，也是管線加快變薄、泄漏的重要因素[5]。

經考察換熱器E-1002A/B的管線未按平均分配的原則進行配管，導致介質在管線內流量出現偏差，從而造成局部沖刷嚴重，加劇腐蝕程度。

表1 塔頂管線pH值統計表Table 1 pH Statistics of column overhead pipelines

3. 4 電脫鹽對腐蝕程度的影響

原油中通常含有NaCl、CaCl2、MgCl2等鹽類、同時含有一定的水，鹽類溶解于水中與原油形成懸濁液，其中也有部分鹽類以顆粒狀態懸浮于原油中，這些鹽類在煉油生產過程中經過高溫環境下的復雜作用，產生強腐蝕性介質，對設備和管道危害極大，因此電脫鹽系統對于煉油裝置至關重要，電脫鹽效果不佳時，原油中的腐蝕性介質可對裝置后續的加工設備和管道造成嚴重腐蝕。

經過對該煉油廠電脫鹽效果的調查，經過電脫鹽處理后的原油各項指標均能滿足要求，特別是含鹽和含水量均處于指標以下，該裝置的電脫鹽系統完全能夠滿足工藝要求[6]，可將電脫鹽系統造成管道腐蝕的原因排除。

4 防腐措施

4.1 調整介質中pH值

生產過程中控制介質的pH值是防腐的重要手段之一，鑒于管道腐蝕的部位特殊，該廠成立分析專項小組，專門針對該段工藝管道進行長期監控、采樣、分析，及時匯報管道內介質的鐵離子含量以及pH值數據，出現超標狀況時，分析原因并采取有效措施進行整改，防止設備和管道出現急劇腐蝕狀態，保障生產平穩運行。

4.2 均衡管道承壓

原有設計中 E-1002A/B配管未能做到平均布置，介質分配也未做均衡考慮，從而造成介質偏流，局部沖刷腐蝕嚴重。根據現場情況，優化設計方案，滿足工藝流程的前提下，將舊有管道進行合理布置，做到平均分配管道中介質，盡量保證介質平緩輸送，并且增加了易腐蝕管段及彎頭的壁厚，進一步減緩設備和管道的沖刷腐蝕因素，增強抗腐蝕能力。

4.3 緩蝕劑和中和劑對管線防腐的作用

緩蝕劑和中和劑對管線防腐有著至關重要的作用，根據大多數煉廠的實際生產經驗對比，緩蝕劑和中和劑可以有效減緩管道腐蝕。

經上述分析，該裝置所使用緩蝕劑和中和劑在測試中未有明顯效果，而且有加重腐蝕的嫌疑，經與廠家和相關專家溝通分析后，嘗試采用蒸汽攜帶的加藥方式，再次檢測后，污水中鐵離子含量降至合格水平線內，其緩蝕效果明顯，且數據趨于持續穩定狀態。

5 其他原因造成的腐蝕及防治措施

5.1 電脫鹽效果不佳造成的腐蝕

實際生產過程中，由于原油種類繁雜，含鹽量波動較大，因此當煉廠原油來源不穩定時，易造成電脫鹽處理量不能完全滿足生產要求的情況，導致后續的煉油設備和管道腐蝕日趨嚴重。

其防治措施要根據不同狀況進行分析，當原油成分改變時，應將成分數據發送給電脫鹽設備的供應商，經過周密的分析計算后，再進行實際生產，并在生產過程中及時采樣分析，避免造成不必要的損失。

5.2 緩蝕劑、中和劑不達標造成的腐蝕

實際生產過程中緩蝕劑和中和劑的作用對管道和設備的防腐非常重要，但經調研分析，緩蝕劑、中和劑的產品質量差異較大，某煉廠的常減壓裝置發生與本文類似的嚴重腐蝕情況，其他檢測均符合生產要求，管道布局合理，但塔頂管道仍然發生較為嚴重的腐蝕，逐一排查后發現其注入的緩蝕劑和中和劑產品質量不達標，不僅不能減緩腐蝕效果，反而增加了腐蝕速度，因此嚴格把控緩蝕劑和中和劑的產品質量對減緩管道腐蝕也尤為重要。

5.3 管道選用不當造成的腐蝕

塔頂管道和與其相關的設備、管道是易腐蝕的個體，通常選用碳鋼作為主材，其腐蝕無法避免，只能減緩，因此管材選用時應區別于常規設計，可將壁厚相應提高，條件允許時也可以考慮使用不銹鋼或其他抗腐蝕的材料。另外管道的管徑選擇也應考慮裝置的處理能力，盡量避免出現管道中的介質流速過快的現象。

［1］殷德清，李茂盛，張兆寬.常減壓蒸餾裝置的硫分布、腐蝕及防護[J].石油化工腐蝕與防護，2008,25(4):41-44

［2］李俊，宋文明，薛小強.濕硫化氫環境原料氣管線焊縫開裂分析與對策[J].石油化工設備，2011(6):93-96.

［3］文聯奎，戴東生.催化裂化煙機入口管線借口的有限元計算[J].石油化工設備，1993(6):8-12.

［4］楊蘭州，王喜月.應對原油變化的裝置腐蝕防護[J].石油化工腐蝕與防護，2010，27(6):27-30

［5］劉香蘭，王穎.常壓塔頂系統腐蝕原因分析及對策[J].全面腐蝕控制，2011,25(1):26-30.

［6］陳洋.常減壓裝置塔頂系統腐蝕與控制技術現狀[J].全面腐蝕控制, 2011,25(8):10-13.

2017年水性工業漆將成為涂料行業發展新趨勢

近年來，環境污染越來越重，城市淹沒在霧霾之中，PM2.5引發了人們對環保的高度關注和行動熱情。其實環保可以從身邊做起，水性家具涂料、水性防腐涂料、水性汽車涂料、水性集裝箱涂料、水性建筑涂料等環保涂料的興起，可以減少PM2.5的排放，相對于溶劑型涂料來說，水性涂料對環境的污染是很輕的，尤其近年來，隨著國家各項環保政策的出臺，國家調控推動水性涂料的發展，減少溶劑型涂料的生產，可以說未來水性涂料的發展只會越來越好。

水性工業漆是一種以水為溶解介質的涂料，就好像溶劑型涂料，水性工業漆具有無毒環保、無氣味、可揮發物極少、不燃不爆等優點，是一種不用有機溶劑作為稀釋劑的綠色環保產品。水性工業漆在我國起步較晚，隨著國家環保法規的日益完善、涂料企業和公眾對環保意識的日益增強，發展水性等環保涂料已勢在必行。傳統的建筑涂料、汽車電泳底漆水性化已普及，目前水性工業漆技術日趨成熟，開始逐步向汽車、集裝箱、工程機械等領域推廣應用。

近年來國內空氣質量嚴重惡化，進一步促進了我國環保建設的進程，國家一系列環保政策措施的出臺，為環境保護提供了保障，但是光有政策支持還不夠，還需要通過科技進步，推進系列環保材料的快速研發和使用，才能真正地解決環保與發展之間的矛盾。面對日趨嚴格的環保政策，不管是涂料原材料供應商，還是涂料生產企業、涂裝設備生產企業，都圍繞水性工業漆等環保產品加快轉型發展。

Cause Analysis of Corrosion of the Pipes on the Top of Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

CHEN Long-fei,HUI Yi-jia

（HQCEC Liaoning Branch, Liaoning Fushun 113006，China）

The corrosion of the pipes on the top of atmospheric and vacuum distillation unit becomes increasingly severe because of crude oil quality deteriorating. In this paper, the corrosion situation was investigated and corrosion causes were analyzed, the environment and mechanism of corrosion were introduced, the reasonable measures to solve the corrosion problems of low-temperature pipes in AC/VDU were put forward. It's pointed out that the process adjustment of PH value should be strengthened, proper anti-corrosion agents should be used, in order to reduce the risk caused by the corrosion.

Atmospheric and vacuum distillation unit; Pipeline; Corrosion causes; Anticorrosion measures

TE 624

A

1671-0460（2017）04-0732-03

2017-03-19

陳龍飛（1981-），男，遼寧省沈陽人，工程師，2005年畢業于大連輕工業學院化學工程與工藝專業，研究方向：石油化工工藝管道設計工作安裝。E-mail：chenlongfei@hqcec.com。