試析煉化設備腐蝕及防護措施

許蘊博

（大慶石化公司煉油廠污水車間，黑龍江 大慶 163711）

隨著現代信息技術的應用和普及，社會生活出現了各方面的變化，石油化工行業也開始步入快速發展時期，石油需求量不斷增大，油田開采頻率不斷增高，使得煉化設備腐蝕情況更加嚴重，如果不能及時進行防護處理，將會造成嚴重的環境污染問題，甚至還會威脅到人們的生命安全，在此情況下，展開煉化設備腐蝕防護工作則成為一種必然選擇。

1 煉化設備腐蝕原理和腐蝕類別

1.1 基本原理

在石油化工行業，煉化設備腐蝕情況十分常見，從當前各種設備的實際使用情況來看，腐蝕是造成設備出現故障的主要原因。在日常生產工作中，煉化設備多處于復雜的生產工作環境，很容易受到電化學腐蝕等多種因素的干擾，促使煉化設備腐蝕情況也更加嚴重。煉化設備多由金屬組成，金屬對于生產環境的要求較高，很容易和周邊環境發生化學反應，從而造成設備腐蝕情況。例如，金屬腐蝕情況，則是由于金屬自身的熱力學不穩定狀態，使得后續工作過程中極易出現金屬材質變質的問題。

1.2 腐蝕類別

（1）氯化物腐蝕。氧化物腐蝕則是一種較為常見的煉化設備腐蝕類別。通常而言，對于那些直接從油井中開采得到的原油，主要成分則為無機鹽，無機鹽中含有大量氧化物，例如，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣。這些氧化物的存在也會相應滋生化學反應，當處于露點溫度，在水解作用下將會形成HCI，進而和水相應發生反應，從而嚴重損壞煉油設備。需要注意的是，處于蒸餾情況下，鈉鹽并不會發生水解反應，只有原油中含有相應反應元素，如環烷酸、金屬元素，且溫度超過300℃，才會發生水解反應，最終作用形成HCI。在實際水解過程中，真正生成的HCI含量不一，如果原油開采時期加入清蠟劑，將會促使HCI含量超標，甚至比無機鹽水解HCI含量都高。清蠟劑作為一種特殊的化學制劑，能夠起到清除蠟沉積物的作用，在清蠟劑中含有大約20%的氯代烷烴，當生產作業環境溫度超過100℃，則會在水解作用下相應生成HCI。

（2）氫損傷系統。氫損傷系統則可以劃分為三個方面，分別是氫脆、氫腐蝕、氫鼓泡。首先，對于氫脆。高強度鋼氫原子進入到金屬內部、融入晶格中，將會促使晶格發生一定程度的應變情況，無論是金屬自身延展性，還是金屬韌性都會相應降低，從而造成金屬很容易出現脆化情況，這種情況就是氫脆。氫脆情況一旦發生則很難恢復，主要存在于低溫環境，應力腐蝕中的氫脆現象更是不可逆轉的。其次，對于氫腐蝕，將會受到溫度、氫分壓的共同作用。一般來講，氫腐蝕情況主要發生在溫度超過200℃、氫分壓超過0.15MPa的作業環境，使得鋼材中的氫氣、不穩定碳化物都會相應進行化學反應，分解出碳化物中的碳元素，最終作用形成甲烷氣泡，這些甲烷氣泡本身存留在晶界分布區域。氫腐蝕情況較為常見，一旦煉化設備出現氫腐蝕現象，將會對鋼材造成嚴重影響，無論是鋼材強度，還是鋼材韌性都會相應降低。最后，對于氫鼓泡，則主要指代當氫原子處于運動過程中，將會直接擴散到鋼中，并在空穴位置作用形成氫分子，氫分子不同于氫原子，不能繼續進行擴散，但會和金屬一些部分相應反應生成內壓，促使鋼材受損，相應出現鼓泡、破裂等一系列問題。例如，對于輕油區硫，則主要表現為硫化氫，之所以會呈現為硫化氫的形式，則是由于硫化氫的反應作用，促使氫氣體可以直接引導到金屬內部，最終匯聚形成氫氣，還會相應增大材料缺陷位置的壓力，進而導致開裂問題。

（3）環烷酸腐蝕。在原油中含有大量酸性化合物，超過90%的酸性化合物都是環烷酸RCOOH，除此之外，還有苯酚類、脂肪酸等多種有機酸性化合物，這些酸性化合物總稱為石油酸。對于原油中含有的環烷酸，處于不同的生產條件，自身的腐蝕性能也會呈現出明顯差別。一方面，當環境溫度低于220℃，環烷酸本身的化學腐蝕活性很弱，可以直接將環烷酸看做是應用效果較好的表面活性劑。另一方面，當環境溫度高于350℃，環烷酸本身的化學腐蝕活性很強，特別是將環烷酸和硫化氫共同作用時，硫化氫還會基于高溫作用進行分解，最終生成S和Fe，S和Fe又會相應發生反應最終形成不溶性保護膜，不溶性保護膜當和環烷酸共存，便會相互發生化學反應，再次作用生成環烷酸鹽、硫化氫，這種環烷酸鹽本身具有油溶性，硫化氫則可以再度和Fe進行相互反應，加速設備的腐蝕情況。

2 煉化設備腐蝕防控保護措施

（1）選擇防腐材料。針對煉化設備腐蝕情況，要想實現防控保護的作用，則需要針對不同腐蝕問題，合理采取措施。其中應用最簡單、廣泛的煉化設備防護措施則是從材料入手，盡可能選擇一些防腐材料，確保煉化設備焊接性能、耐蝕性能。滲鋁是一種較常見的化學熱處理工藝，當處于高溫作業環境下，活性鋁原子將會相應發生化學反應，從而慢慢擴散到合金表層，抑或擴散到碳鋼中，最終作用形成鋁鐵合金層。鋼材表面帶有鋁鐵合金層能夠強化自身的防腐性能，這類鋼材又可以稱為滲鋁鋼。滲鋁鋼性能和母材性能保持著緊密聯系，隨著母材性能的不斷降低，滲鋁鋼自身的防腐性能也會相應降低，難以發揮自身功效。當溫度保持在1000℃，處于奧氏體區的鋼材將會受到冷卻速度的影響，使得母材也開始呈現出不同的形式，如果是高合金鋼，還很容易損害鋼材自身的機械性能。

（2）電化學保護法。基于金屬腐蝕電化學原理，采用電化學保護法，則能夠有效應對煉化設備腐蝕情況，促使已經處于被保護金屬的電極電位，可以直接朝著保護煉化設備應用性能的方向前進，切實降低金屬腐蝕速度，實現強有效的金屬保護工作。電化學保護法包括兩種，第一種則為陽極保護法，第二種則為陰極保護法。兩種保護方法應用原理類似、作用方式相反，陰極保護法則是應用較為廣泛的電化學保護方法，不僅可以應用于地下油氣管線，還可以直接應用于地下油罐，能夠促使保護金屬電位形成負移情況，最終實現陰極極化的作用效果。為了切實強化煉化設備的防腐效能，還可以在應用電化學保護法的基礎上，將電化學保護法和緩蝕劑進行共同作用，形成強有效的防腐蝕效果。但是，需要注意的是，采用電化學保護法本身耗電量較大，費用成本投入也高。

（3）注重腐蝕監測。伴隨著大數據、云計算、人工智能等各種現代信息技術的應用，將技術手段應用于煉化設備腐蝕防護工作中，也能夠取得理想的應用效果。通過應用在線腐蝕監測技術，則可以充分利用各種儀器設備，明確材料處于不同工藝環境的腐蝕情況，并將具體腐蝕情況以數據的形式構建形成煉化設備腐蝕信息數據庫，工作人員便可以直接通過腐蝕信息數據庫查看腐蝕情況，及時采取有效措施緩解腐蝕狀況。

（4）采取一脫四注。煉化設備出現腐蝕情況，很多時候都是由于原油加工中含有一些不需要的成分，這些物質的存在加劇設備腐蝕情況，在此情況下，便可以預先去除腐蝕介質，相應添加一定含量的緩蝕劑，不斷降低腐蝕介質自身的活性，從而起到煉化設備防腐的作用效果。需要明確的是，石油化工行業獨有防腐蝕方法則為一脫四注，處理腐蝕介質則多是處于工藝生產時期。

（5）改善腐蝕環境。煉化設備腐蝕情況很大程度上會受到工藝生產環境的影響，為了切實減少設備腐蝕情況，則需要從工藝環境入手，改善腐蝕環境，特別需要控制介質中的有氧含量、PH值等參數信息，還可以基于金屬特性和工作環境，合理選擇緩蝕劑，切實減小設備腐蝕情況，提高設備使用的安全性和可靠性。

（6）有機涂層技術。基于不同的介質類別，展開煉化設備防腐蝕處理，還可以采用有機涂層技術，促使煉化設備能夠保持良好運行狀態，也能夠提高能源利用率，減少資源浪費。通過而言，對于煉化設備，是否處于傳熱條件，最終形成的設備腐蝕情況都會出現明顯差別。采用有機涂層技術則可以在設備表面形成保護層，在一般的作用條件下都能夠起到良好的作用效果。

3 結語

綜上所述，對煉化設備腐蝕及防護措施展開分析具有至關重要的意義。針對當前煉化設備的腐蝕情況，今后應當合理選擇防腐材料、應用電化學保護法、注重腐蝕監測、采取一脫四注、改善腐蝕環境，借助有機涂層技術，將設備腐蝕情況降到最低，促使煉化設備能夠安全使用，提高經濟效益和社會效益。