煉化企業(yè)設備防腐的管理措施研究

邱玉見

（中國石油廣東石化分公司，廣東揭陽 515200）

0 引言

探索煉化企業(yè)設備防腐的管理措施，需基于企業(yè)設備整體的防腐現(xiàn)狀，研究其防腐管理中存在的問題與缺陷，以此為導向來制定針對性的管理措施，并對管理效果加以監(jiān)測，根據(jù)管理效果來調(diào)整與完善管理措施，以發(fā)揮其最大價值與效用，最大程度地避免出現(xiàn)同種類型的腐蝕問題，提升煉化企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 煉化企業(yè)設備防腐現(xiàn)狀

國內(nèi)煉化企業(yè)在煉化進程中出現(xiàn)的差異化生產(chǎn)特征，主要原因是各個區(qū)域的油品有著較大性能差異，故而面對的設備腐蝕狀況有著較大不同。原油中不同含量的酸、油會對煉化設備產(chǎn)生不同的影響，且在煉化過程中也會有其他腐蝕性物質(zhì)混入其中，造成設備的腐蝕。通過對國內(nèi)各個區(qū)域煉化企業(yè)設備腐蝕的調(diào)查分析，原料對化工設備產(chǎn)生的影響最大，其次是選擇的生產(chǎn)工藝。例如，如果在生產(chǎn)過程中乙烯裂解裝置持續(xù)處于低溫環(huán)境，不但其穩(wěn)定性難以保證，還會發(fā)生工藝設備的腐蝕現(xiàn)象。

2 煉化企業(yè)設備腐蝕機理

2.1 氫損傷系統(tǒng)

（1）氫腐蝕。氫腐蝕指的是在200 ℃及以上的高溫條件下，氫（H2）分壓超過0.15 MPa 就會造成設備腐蝕。鋼材中溶解的氫氣會與碳化物發(fā)生分解反應生成甲烷氣泡，這會造成鋼材內(nèi)部、表面脫碳，降低鋼材的韌性、塑性與強度。

（2）氫鼓泡。氫鼓泡指的是氫原子通過擴散運動進入鋼材內(nèi)，并在鋼材內(nèi)部空穴位置結(jié)合為氫分子，在氫分子停止擴散時會在其停止的位置產(chǎn)生內(nèi)壓，造成鋼材表面位置鼓泡、破裂。例如，S（硫）在輕油區(qū)存在形式為H2S，因H2O 與H2S 等造成H2的存在以及焊接時氫氣的導入，在金屬內(nèi)部以氫原子的形式存在并在金屬缺陷位置集聚產(chǎn)生H2。如果該位置壓力持續(xù)增高，最后會導致其表面開裂[1]。

2.2 氯化物的腐蝕

油井中直接提取的原油中富含無機鹽，無機鹽中氯化物占據(jù)一大部分，主要包括氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉等，這部分鹽在原油常減壓蒸餾裝置中處理時會水解為HC（l氯化氫），這部分HCl 與水在露點溫度時會嚴重破壞與腐蝕煉化設備。鈉鹽在蒸餾時一般不會出現(xiàn)水解，但在原油中存在環(huán)烷酸或能與其反應的金屬元素時，如果處于300 ℃的高溫則有可能通過水解產(chǎn)生HCl。此外，原油有時會有HCl 結(jié)晶析出，主要原因是在開采原油時在其中添加的清蠟劑中含有約20%的氯代烷烴，將其置于水中并在不低于100 ℃環(huán)境下會水解形成HCl。

3 煉化企業(yè)設備防腐的管理措施

3.1 合理選擇材料

（1）優(yōu)化、升級煉化設備。建議煉化企業(yè)應當嘗試性地在低溫區(qū)域選擇碳鋼來進行生產(chǎn)作業(yè)，在完成工藝升級的狀況下增強煉化水平、提升煉化質(zhì)量。在煉化加工過程中宜選擇高質(zhì)量的合金與碳鋼，這樣可以降低腐蝕問題的概率，并避免在溫度變化時影響原油的生產(chǎn)過程，如300 系列的鋼可起到防腐的作用并可提升煉化質(zhì)量。

（2）還可選擇將碳鋼材料、合金材料等應用到一些腐蝕性弱的工序中，以工藝防腐的方式來降低設備被腐蝕的可能性。也可以選擇以哈氏合金等材料來升級煉化裝置，避免強堿、強酸溶液腐蝕煉油裝置[2]。

（3）選擇滲鋁鋼設備。滲鋁指的是高溫環(huán)境下活性鋁原子持續(xù)擴散到合金或碳鋼表面而形成一層鋁鐵合金層的工藝方式，表面裝置鋁鐵合金層的鋼稱作滲鋁鋼，這類鋼材最大的特點是可以在一定程度上提升母材的機械性能。需注意的是，滲鋁鋼材在1000 ℃的環(huán)境下是奧氏體區(qū)，因冷卻速度的差異性，母材會形成性能差異的組織，中高合金鋼材在整體過程會出現(xiàn)相變，造成機械性能變化，如果性能變差則需重新評價滲鋁鋼母材整體的韌性、強度。

3.2 注重煉化設備升級

（1）在煉化企業(yè)生產(chǎn)過程中，為保障煉化質(zhì)量與效率，提升煉化穩(wěn)定性，有必要升級煉化設備，這要求煉化企業(yè)多觀察市場變化，并根據(jù)自身的煉化工藝特點與經(jīng)濟發(fā)展狀況，選擇性地引進一些高質(zhì)量的煉化設備，如催化裂化塔、蒸餾塔、常減壓系統(tǒng)等。

（2）為了實現(xiàn)煉化設備的有效防腐，除了設備更新之外，還應制定細密的裝備升級方案，綜合考慮煉化企業(yè)的發(fā)展方向、各項設備出現(xiàn)腐蝕概率大小、腐蝕問題的嚴重性、企業(yè)在防腐方面的成本投入。應遵循“輕重緩急”的更新原則，首先淘汰一批對整體煉化工藝影響較大的設備，避免其對其他正常設備造成影響，然后分批次引進價格適宜、效果明顯的防腐設備，以保證設備防腐工作的穩(wěn)定進行[3]。

3.3 電化學保護

電化學保護的依據(jù)是金屬腐蝕整體過程的電化學原理，通過一定的方式使被保護金屬電極電位朝著固定的方向變化以降低金屬腐蝕速度，來達到設備防腐的目的。該種方式經(jīng)濟、有效、簡單、易操作。

電化學保護包括陽極保護、陰極保護兩種模式，其中：陰極保護指的是促使被保護金屬電位負移，以此來形成陰極變化，使其扮演電化學體系陰極來實現(xiàn)對其的有效保護；陽極保護則是保護金屬電位正移，這樣就形成了陽極變化、實現(xiàn)對其的保護。為提升保護質(zhì)量，還可以采用緩蝕劑實施對設備的聯(lián)合保護，目前該方式已經(jīng)被廣泛應用于煉化企業(yè)的給水加熱器、冷卻器、淡水冷卻槽、地下油罐、地下油氣管線等設備[4]。

3.4 “一脫四注”實現(xiàn)設備防腐

腐蝕介質(zhì)一般來源于加工原油進程中不需要的物質(zhì)，故而可選擇在較早階段脫除設備中存在的腐蝕介質(zhì)，加入緩蝕劑，不斷降低腐蝕介質(zhì)的量與活性，以此來緩和設備所處的腐蝕環(huán)境，達到設備防腐的目的。在煉化進程中，處理腐蝕介質(zhì)的進程一般是結(jié)合工藝生產(chǎn)同步進行的，即石油煉化加工進程中經(jīng)常用到的防腐方式——“一脫四注”。

“一脫”指的是原油脫鹽。原油中少量的鹽，水解產(chǎn)生氯化氫氣體，形成“HCl—H2S—H2O”腐蝕介質(zhì)，造成常壓塔頂塔盤、冷凝系統(tǒng)的腐蝕。原油脫鹽后，減少原油加工過程中氯化氫的生成量，可以減輕腐蝕現(xiàn)象。

“四注”指的是注堿、注氨、注堿性水、注緩蝕劑四步工藝。原油注堿的目的主要是使脫鹽后殘留在原油中的MgCl2、CaCl2變成NaCl，而NaCl 不易水解、也不會產(chǎn)生HCl 氣體，進而減少HCl 的生成、有效控制鹽腐蝕。另外，它還能中和部分石油酸和H2S，減少因它們而產(chǎn)生的腐蝕問題；原油脫鹽注堿后的常壓塔頂冷凝系統(tǒng)有殘留的5%～10%的HCl，會造成冷凝區(qū)嚴重的腐蝕。在塔頂注氨，目的是在水蒸汽冷凝成液態(tài)水之前中和HCl氣體、生成氯化銨，減少HCl 水溶液生成；但形成的氯化銨會堵塞設備，注水的目的就是溶解氯化銨、防止其沉積，避免堵塔；緩蝕劑是能形成膜的有機胺類化合物，它們具有表面活性，能夠吸附在金屬表面，形成一層抗水性保護膜，遮蔽金屬同腐蝕性水相接觸，使金屬免受腐蝕[5]。

3.5 腐蝕監(jiān)測

（1）信息化技術的快速發(fā)展，間接推動了檢測技術的進步，在煉化企業(yè)中加強實時腐蝕監(jiān)測技術的應用，通過各種先進的監(jiān)測儀器與分析方式來掌握各項煉化設備的腐蝕狀況。例如：監(jiān)測各項設備在各種環(huán)境因素下的腐蝕速度，可將設備重新布置在新的環(huán)境下降低其腐蝕速度；構(gòu)建設備腐蝕信息數(shù)據(jù)庫，利用大數(shù)據(jù)技術收集、整理、分析各個煉化企業(yè)各個階段、各項設備的腐蝕狀況輸送到設備腐蝕數(shù)據(jù)庫中，及時反饋各項設備的具體腐蝕狀況，協(xié)助相關管理人員根據(jù)腐蝕信息來制定與實施對應的防腐蝕策略，從而實現(xiàn)提前防腐，降低企業(yè)損失。

（2）完善煉化企業(yè)腐蝕監(jiān)測機制，推行崗位責任制以及精細化管理制度，制定防腐目標，根據(jù)企業(yè)防腐管理崗位配置，將防腐目標進行細化，細化到各個崗位，明確各個崗位的防腐任務、責任與義務，以提升防腐管理人員的工作熱情與積極性，并促使其通過各種途徑與方式來提升其本身的防腐水平。還應對防腐管理人員進行定期考核評價，評價內(nèi)容集中在其防腐崗位目標的完成度、積極性以及為企業(yè)提出的防腐建設性意見，評價結(jié)果直接關系著其的薪酬、待遇與獎勵等。此外，還需以防腐監(jiān)測結(jié)果為基礎召開組織防腐蝕工作分析會，根據(jù)定點測厚數(shù)據(jù)及腐蝕速率的變化及時調(diào)整防腐蝕對策，不斷總結(jié)經(jīng)驗并完善防腐蝕管理工作，并對在防腐工作中表現(xiàn)優(yōu)異的管理人員進行集中獎勵。

3.6 金屬涂層與轉(zhuǎn)化膜

因為很多劣質(zhì)原油中摻雜著硫等雜質(zhì)，提高了整個煉化過程的難度，因此應重視煉化裝置腐蝕問題，提升各項設備與工藝的整體防腐能力，降低各種設備腐蝕問題的頻率。通常企業(yè)會采取以下兩個措施。

（1）深化金屬涂層的應用方式，可以在煉化裝備表面噴涂耐腐蝕金屬或腐蝕能力強、耐氧化、耐高溫的合金土層，這樣可以有效保護煉化設備表面不被腐蝕或降低腐蝕速度，給維護保養(yǎng)人員爭取足夠的時間來發(fā)現(xiàn)并解決腐蝕問題。還可選擇熱浸鍍、熱噴涂等方式來處理運輸罐內(nèi)部涂層，避免其在運輸過程中腐蝕相關設備設施。

（2）選擇金屬轉(zhuǎn)化膜，通過該種轉(zhuǎn)化膜來讓金屬設備表面產(chǎn)生化學反應或者電化學反應，借助反應來生成與水不相容但附著性較高的化學轉(zhuǎn)化膜，以實現(xiàn)對金屬設備的有效保護。當前階段應用較多的轉(zhuǎn)化膜形式為鈍化處理，其借助鋼板鍍鋅等方式來實現(xiàn)對金屬罐體表面的電化學處理，在其表面形成一層金屬轉(zhuǎn)化膜，切實提升其抗腐蝕能力[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，就煉化企業(yè)設備防腐的管理措施展開了論述與分析，探討腐蝕原因與機理，并建議煉化企業(yè)從多方面入手，提升企業(yè)本身的防腐水平，切實保障各項設備的長久可持續(xù)運行。此外，煉化企業(yè)還應著重于提升自身的防腐技能與防腐知識掌握程度，以更加有效的措施來展開對各項設備的防腐工作，進而保障自身的穩(wěn)定發(fā)展。