張彥杰

摘要：本文在全面了解腐蝕原理的基礎上，對濕硫化氫環(huán)境下石油化工設備腐蝕情況、影響因素進行了分析，并提出了幾點防護措施。

關(guān)鍵詞：濕硫化氫;石油化工設備;腐蝕原理

一、腐蝕原理

在濕硫化氫環(huán)境中，石油化工設備多會出現(xiàn)四種腐蝕情況，即氫鼓包（HB）、氫致開裂（HIC）、硫化氫應力腐蝕開裂（sscc）和應力導向氫致開裂（SOHIC），四種腐蝕機理各有不同，如應力導向氫致開裂（SOHIC），此類開裂裂縫較為細小，多處于夾雜物和缺陷出，裂紋方向基本相同，是較為常見的一種腐蝕開裂情況。硫化氫應力腐蝕開裂（SSCC）則是指濕硫化氫分子會形成氫原子，當鋼內(nèi)進入氫原子之后，便會對鋼內(nèi)部造成影響，從而產(chǎn)生鋼脆弱，導致應力開裂。氫致開裂（I-IIC）是指有氫氣泡存于鋼材內(nèi)部，在壓力增加的同時，較小的氫氣泡則會逐步產(chǎn)生裂紋，隨著時間的延長，裂紋將呈階梯狀連在一起，此時在表面的裂紋將呈帶狀分布，開裂程度越來越嚴重，危害越來越大，最終影響設備正常運行。氫鼓泡（HB）是指設備在被含硫化物腐蝕的過程中，將會有氫原子被分解出來，且涌入鋼材內(nèi)，并形成氫氣，具有較大膨脹力，當分子聚集到一定程度時，將大大增加對外界的壓力，并由此構(gòu)成氫鼓泡，產(chǎn)生裂紋。一般情況下，這種裂紋多出現(xiàn)于設備內(nèi)壁。一般情況下，這種腐蝕很難恢復，檢修難度較大。在機械設備腐蝕過程中，設備的腐蝕反應過程如下：

硫化氫在水中發(fā)生電離：

滲透到鋼材內(nèi)）

通過上述反應過程，在水溶液內(nèi)硫化氫內(nèi)的氫離子將被分解出來，由鋼內(nèi)獲取電子之后，可還原為氫原子。氫原子的親和力較強，極易結(jié)合起來并構(gòu)成氫分子排出。若由硫化物、氰化物等存于環(huán)境內(nèi)，將會影響氫原子的親和力，甚至破壞氫分子產(chǎn)生的反應。這種情況下，鋼內(nèi)部極易滲入氫原子，并在晶格內(nèi)溶解。氫原子溶解后，游離性極強，將會對鋼材的流動性、斷裂行為等產(chǎn)生不利影響，甚至出現(xiàn)氫脆情況。

二、濕硫化氫環(huán)境下石油化工設備腐蝕情況

本文以某石油化工單位為例，在生產(chǎn)過程中存有較高含量的硫元素。通過分析化工設備使用數(shù)據(jù)可知，產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的化工設備介質(zhì)中，均存有不同程度的硫元素。在提煉過程中雖己做了脫硫處理，但效果并不明顯。因此，在此石油化工單位生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)濕硫化氫環(huán)境嚴重。結(jié)合相關(guān)資料及現(xiàn)場實際情況，得出化工設備腐蝕的直接原因為設備介質(zhì)內(nèi)硫化氫分子含量較高。

此外，在化工設備運行時，同時還存有其他因素，會促使局部應力加大，如設備磨損、晶間腐蝕、縫隙腐蝕等?；蚧ぴO備部件內(nèi)的溫度差異較大，從而形成溫度應力。在應力和腐蝕環(huán)境的相互作用下，化工設備腐蝕問題嚴重。

三、濕硫化氫環(huán)境下石油化工設備腐蝕的影響因素

1 pH值因素。PH值越接近中性、堿性，則鋼內(nèi)氫溶解量越低，其他情況下，均具有較高氫溶解量。當環(huán)境內(nèi)存有大量氨離子，會進一步加劇硫化氫應力腐蝕敏感性，同時伴隨PH值的增加進一步加大。當PH值較低時，CO會硫化氫應力腐蝕敏感性的加強，反之，則降低硫化氫應力腐蝕敏感性。介質(zhì)內(nèi)硫質(zhì)量分數(shù)提升，則會加大硫化氫應力腐蝕開裂的敏感性。在催化裂化反應條件下，原油內(nèi)的含硫化合物會形成H：S，此外，部分氮化物也將通過HCN形式的呈現(xiàn)，于濕硫化氫的腐蝕而言，HCN具有促進作用。

2氰化物堿性作用。介質(zhì)內(nèi)具有越高硫質(zhì)量分數(shù)，產(chǎn)生硫化氫應力腐蝕開裂的可能性越大。在催化裂化反應條件下，原油內(nèi)含硫化合物將構(gòu)成H2S，且部分氮化物也將通過HCN形式的呈現(xiàn)，于濕硫化氫的腐蝕而言，HCN具有促進作用。在堿性的H.S+H，O溶液內(nèi)，氰化物的主要作用包括2點，第一，對硫化鐵保護膜的溶解，促使硫化氫腐蝕加劇，同時向金屬表面滲透。第二，溶液內(nèi)的緩蝕劑極易被氰化物溶解。鋼內(nèi)S、Ni、H質(zhì)量分數(shù)增加，鋼的強度及硬度將越來越高，這種情況下，極易被硫化氫的應力腐蝕。由于腐蝕類型各有不同，因此溫度的影響程度也略有區(qū)別，一般情況下20℃為硫化氫應力腐蝕的最敏感溫度，此溫度以外，均可降低硫化氫應力腐蝕程度。

四、濕硫化氫環(huán)境下石油化工設備腐蝕防護措施

（一）合理選擇材料

腐蝕環(huán)境下，硫化氫質(zhì)量濃度不同，則選擇的設備材料也有所不同。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，要求在50mg/L以上濃度時，選擇抗拉強度小于414MPa的碳錳鋼或者碳鋼材作為化工設備殼體。若50mg/L以上濃度，且氰化物質(zhì)量濃度在20mg/L以上，則可采用碳錳鋼或碳鋼+OCr13復合鋼板作為化工設備殼體，同時采用OCr13鋼作為設備內(nèi)部鋼材。此外，還要有效提升鋼制材料的純度，合理控制錳元素、磷元素、硫元素等在鋼制材料內(nèi)的含量，避免在濕硫化氫環(huán)境下，化工設備受到嚴重腐蝕。

（二）規(guī)范制作工藝

在化工設備制作及安裝環(huán)節(jié)，要求做到以下幾點：

（1）做好焊縫硬度控制工作。濕硫化氫環(huán)境下，一般需在200HB以內(nèi)控制焊縫硬度;

（2）焊接時，需合理控制焊縫內(nèi)合金的含量及成分;

（3）完成焊接后，在熱處理階段，需采取科學、有效措施，預防焊接時出現(xiàn)殘余應力;

（4）在制作及使用化工設備過程中，要對化工設備定期進行探傷檢查，多采用超聲波、射線探傷技術(shù)。

（三）做好化工設備檢查

在檢測化工設備質(zhì)量時，不僅要做好設備結(jié)構(gòu)及表面部位的檢測，還要詳細檢測設備厚度、硬度等參數(shù)。若發(fā)現(xiàn)存有質(zhì)量問題，需及時找出原因，并嚴格按照相關(guān)規(guī)定，采取有效措施進行處理，從而最大限度降低設備的安全隱患。尤其是腐蝕問題，可線通過對比缺陷種類、缺陷部位、缺陷數(shù)量等信息，來了解并判定設備的整體情況，若問題嚴重，便可采取處理措施進行問題解決。

（四）加大腐蝕控制力度

相關(guān)人員必須嚴格按照操作技術(shù)規(guī)范要求，及各項防腐蝕操作規(guī)程，做好各方面的防腐蝕控制工作，加強腐蝕控制力度。如數(shù)據(jù)監(jiān)測、物料添加、緩蝕劑添加等環(huán)節(jié)一定要嚴格把關(guān)，若已出現(xiàn)腐蝕情況，可及時查明原因，判定腐蝕程度，具體問題具體分析，合理采取防腐措施，避免腐蝕加劇，危害設備正常運行。

五、結(jié)束語

綜上所述，伴隨石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展，設備腐蝕問題也得到了人們的廣泛重視。設備腐蝕不僅會影響設備運行，甚至會出現(xiàn)嚴重的安全事故。尤其是濕硫化氫環(huán)境下，石油化工設備腐蝕更加嚴重，為此，必須了解腐蝕原理，找出腐蝕原因及影響因素，只有這樣才能保證采取的措施切實可行，才能提高防腐效果。

參考文獻：

[1]馬超石.油化工設備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護[J]黑龍江科技信息，2015 （25）：100-100