溶劑再生系統塔底重沸器殼程筒體腐蝕原因分析

李 華 李天凱

（中國石油天然氣股份有限公司西北銷售蘭州分公司）

脫硫溶劑再生系統的溶劑再生塔底重沸器殼程筒體上部出口附近區域極易發生腐蝕和泄漏［1］。 某氣體精制溶劑再生系統塔底重沸器運行時間約10 年， 重沸器上部出口附近的殼程筒體頻繁發生腐蝕并多次更換，嚴重影響了裝置的正常生產。 為保證整個裝置的長周期安全運行，需找出腐蝕原因。

1 運行工況簡介

重沸器內徑1 100mm，厚度16mm。殼體操作溫度為125℃，操作壓力為0.23MPa，介質為半貧液，主要成分為N-甲基二乙醇胺（RNH2），同時含有胺鹽、管線腐蝕產生的固體顆粒及外來加氫裝置的油等雜質；管程操作溫度為143℃，操作壓力為0.30MPa，介質為蒸汽。

2 失效檢測

2.1 宏觀檢查

重沸器出口部位附近殼程筒體腐蝕形貌如圖1 所示。 由圖1a、b 可見，內壁表面主要存在點蝕和腐蝕凹坑兩種形貌，凹坑大小、深淺不一，呈橢圓形，整體上表現為局部腐蝕，局部腐蝕較嚴重部位處凹坑深度約4.2mm，坑底較平坦，未發現裂紋；外壁表面較光滑，無明顯腐蝕坑（圖1c）；內、外壁表面均失去原金屬光澤，且覆蓋著褐色腐蝕產物。

圖1 重沸器出口部位附近殼程筒體腐蝕形貌

2.2 化學成分分析

采用德國直讀光譜儀SPECTROLAB 對脫硫溶劑再生系統的溶劑再生塔底重沸器出口部位附近殼程筒體進行光譜分析（表1），結果表明，殼程筒體的化學成分符合GB 713—2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》對245R 材料的規定。

2.3 力學性能試驗

對殼程筒體取樣進行力學性能試驗 （表2），結果表明，抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率和沖擊功均符合GB 713—2014 對245R 材料的要求。

2.4 金相分析

殼程筒體局部腐蝕較嚴重處的組織形貌如圖2 所示， 腐蝕坑處與正常部位組織均為鐵素體+珠光體，近內壁區、近外壁區均存在連續的鐵素體帶，根據GB/T 34474.1—2017《鋼中帶狀組織的評定 第1 部分：標準評級圖法》，帶狀組織級別為2 級。

2.5 掃描電鏡及能譜分析

用日本JSM-6510 掃描電子顯微鏡對腐蝕坑底的腐蝕產物進行形貌分析如圖3 所示，腐蝕產物較疏松且呈不規則的塊狀形貌。 由能譜分析結果（表3）可見，腐蝕產物以鐵的碳酸鹽、鐵的硫化物為主，此外還存在大量的Na、Al、Si、K 及Ca 等雜質元素。

圖2 殼程筒體局部腐蝕較嚴重處的金相組織

圖3 腐蝕坑底部形貌

表3 能譜分析結果 wt%

3 腐蝕原因分析

由上述分析可見，重沸器殼程筒體材料和力學性能（除彎曲性能外）符合標準要求，金相組織中存在連續的鐵素體帶。

殼程中的堿性溶劑N-甲基二乙醇胺本身的腐蝕性不強，但經重沸器加熱至125℃時，分解釋放出H2S 和CO2， 此時重沸器殼程上部靠近出口處 的H2S 和CO2濃 度 最 大［2］，構 成 了RNH2-H2SCO2-H2O 腐蝕體系， 導致該處發生H2S 和CO2腐蝕。 同時，溶劑中的固體雜質，在流動過程中沖刷設備內壁，使H2S 和鐵作用后在內壁上生成的硫化鐵鹽、CO2與鐵生成的碳酸鹽等保護層脫落，裸露的金屬再次發生H2S 和CO2腐蝕，加速了腐蝕過程。另外，重沸器管束材料升級為316L，而殼體卻仍然使用碳鋼，為電偶腐蝕創造了條件。

4 結論及建議

溶劑再生系統塔底重沸器殼程筒體上部出口附近區域長時間處于RNH2-H2S-CO2-H2O 腐蝕環境，主要發生了H2S 和CO2腐蝕，殼程筒體選材不當和溶劑未進行凈化處理加速了腐蝕過程。為此，建議將殼程筒體材料更換為不銹鋼；對溶劑進行凈化處理；優化工藝條件，盡可能降低溶劑的腐蝕性。