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湿硫化氢环境下炼油设备的腐蚀与防护

点击次数:   更新时间:19/11/21 15:23:11     来源:www.amofv.com关闭分    享:
  炼油设备在炼制含硫原油的过程中,原油中的硫在炼制过程中分解为H2S。在常温80°C左右时,H2S与不同程度的水共存时,在设备的某一部位形成湿硫化氢腐蚀环境。为改善设备在设备在湿硫化氢环境下的腐蚀问题,我们需要了解影响腐蚀程度的因素有哪些,之后说一下防护方法:
  一、湿硫化氢环境下的腐蚀影响因素
  1.H2S的浓度
  对低碳钢:介质中H2S浓度在2~150mg/L时,腐蚀速度增加很快;<50mg/L时,破坏时间较长;150~400mg/L时腐蚀速度是恒定的;增加到1600mg/L时腐蚀速度下降。当H2S浓度在1600~2420mg/时,腐蚀速度基本不变。对高强钢,在很低浓度(1mg/L以下)仍能迅速引起SSCC破坏。湿H2S浓度危险性可分为三级:H2S<50mg/L不开裂;H2S>50mg/L开裂;H2S>50mg/L+氢化物>20mg/L为开裂。其可靠程度应通过进一步的积累来证实。这与催化裂化装置稳定吸收系统的腐蚀与损伤表现是相一致的。
  总体而言,H2S浓度越高,产生氢致开裂的敏感性越大、断裂时间越短。当钢材自身强度级别越高、焊接接头的硬度偏高时,氢致开裂的速度更快。高强钢的氢致裂纹检出率大大高于低强钢。
  2.环境温度
  在20~40°C常温范围内,在湿H2S环境下,金属中吸入氢量最多,氢致开裂最敏感。温度高于70°C后,其敏感性减弱。而在常温下出现断裂的时间很短,严重时在1~2小时就可能出现。
  3.湿硫化氢环境中的pH值
  低pH值条件下,湿H2S离解过程中生产的H+的浓度增加,大量的H渗入钢中,促使材料氢损伤。当pH>5时,氢致开裂的敏感性可减缓。调节好介质中的pH,可缓和炼油设备在湿硫化氢环境下的氢腐蚀。
  二、防护措施
  1.严格控制介质中H2S含量
  用液化石油气、轻石脑油为化工原料时,应严格进行脱硫处理(脱后介质HS<50mg/L)。当选用强度偏高的零部件时,H2S含量应控制更低。在脱硫过程中,应注意脱硫塔后部及溶剂回收系统中残留的湿H2S-CO2的再腐蚀。必须匹配好合适的缓蚀剂,减缓脱后炼油设备的腐蚀。
  2.控制湿硫化氢环境的pH值
  当pH值呈酸性时,加速了氢鼓包氢致裂纹和应力诱导氢致开裂的腐蚀过程,尤其是高强钢更为敏感。如某厂用09MnTiCuRe钢制的塔顶油水分液罐,pH值=4~4.3时,使用不到一年大面积出现氢鼓包;而在pH值>7的环境用相同钢种制造的未脱硫液态烃分液罐,使用5年后未见有氢鼓包出现。
  3.材料的选用
  (1)在湿H2S环境应选用强度级别偏低的材料,不用高强钢。如某厂脱硫系统换热器的小浮头螺栓原用35CrMo,改为35号钢,均在短期内出现脆性断裂,导致小浮头密封失效。改为A3钢螺栓后情况良好。当不进行热处理的高强钢制容器,在使用过程中则出现延迟裂纹。在湿H2S环境下,延迟裂纹会出现H致二次开裂。
  (2)提高钢材的纯净度(提高钢的冶炼质量),使钢中S<0.002或更小;含Mn量偏小,可减少MnS夹杂物在钢中存在;冶炼中适当加入Cu、Ca、Re等元素,以促进钢中杂质呈球状,以减缓氢致开裂的形成。
  炼油设备中的常减压蒸馏塔顶;热裂化、催化裂化的吸收系统;液化石油气的脱硫及贮存系统;重整芳烃和拔头油制氢的原料贮存系统都容易形成湿硫化氢腐蚀环境,所以掌握以上内容对减缓设备的腐蚀有着重要的意义。
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