臧杰

安徽實(shí)華工程技術(shù)股份有限公司 安徽合肥 230601

1 焦化裝置設(shè)備腐蝕成因分析

1.1 高溫硫化物腐蝕

高溫硫化物腐蝕一般是指發(fā)生在240℃以上的環(huán)境下，活性硫化物與生產(chǎn)系統(tǒng)中的鐵發(fā)生反應(yīng)生成硫化亞鐵，這種腐蝕形式較為均勻。

1.2 環(huán)烷酸腐蝕

在原油蒸餾過程中，不同相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)烷酸隨著和它沸點(diǎn)相近的餾分油汽化而汽化、冷凝而冷凝，并溶于該餾分中，從而使得該餾分對(duì)設(shè)備及管道有著腐蝕作用。研究表明，環(huán)烷酸腐蝕性能與分子量有關(guān)，低分子環(huán)烷酸腐蝕性很強(qiáng)。

環(huán)烷酸主要存在于較重的餾分油中，其酸量與原油中的酸值有著直接的關(guān)系，原油酸值越高，其環(huán)烷酸酸量越高，越容易產(chǎn)生腐蝕。研究表明，工藝介質(zhì)溫度在270-280℃、350-400℃之間對(duì)環(huán)烷酸腐蝕越有利。在環(huán)烷酸腐蝕過程中不需要水參與反應(yīng)，可直接與裸露的金屬表面或FeS表面膜發(fā)生腐蝕反應(yīng)生成環(huán)烷酸鐵[1]。

1.3 氯化物腐蝕

原油中的鹽主要有氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣組成，在蒸餾過程中原油中的鹽類受熱水解，生產(chǎn)強(qiáng)腐蝕物質(zhì)氯化氫，氯化氫在無水環(huán)境下不與金屬發(fā)生腐蝕反應(yīng)，但在有水環(huán)境下可與金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕和應(yīng)力腐蝕。

鹽對(duì)金屬的極強(qiáng)腐蝕性還來自于氯離子對(duì)金屬鈍化膜有特別的局部破壞作用，這是由于氯離子半徑小，極易穿透鈍化膜，或者是因?yàn)槁入x子易在金屬的表面吸附而影響了氧的吸附，從而使得鈍化膜難以形成。這種作用在氧化性環(huán)境中是非常顯著的，很多鈍態(tài)金屬由于氯離子而產(chǎn)生局部腐蝕，在與溶解氧共存時(shí)結(jié)果也相同，能使不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕。

2 焦化裝置工藝設(shè)備腐蝕的對(duì)策

2.1 高溫硫

高溫S-H2S-RSH-RCOOH型腐蝕是焦化裝置工藝設(shè)備是最為常見的腐蝕問題，其根本原因是處理含有硫化物的原料時(shí)，高溫導(dǎo)致原油內(nèi)硫發(fā)生反應(yīng)，從而生成硫化氫并進(jìn)一步設(shè)備金屬表面發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)焦化裝置工藝設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。此類腐蝕主要發(fā)生在加熱爐爐管、分餾塔的集油箱及底部、分餾塔的高溫重油抽出線、輸送泵以及連接上述設(shè)備的高溫重油管線等部位，表現(xiàn)為高溫硫和環(huán)烷酸的協(xié)同腐蝕，以非均勻全面減薄和尖銳孔洞及銳邊腐蝕溝槽的形貌出現(xiàn)。此外，燃燒高硫原料的輻射爐管，其外壁將遭受高溫氧化和高溫硫化的聯(lián)合反應(yīng)，從而加重腐蝕程度[2]。

2.2 氫腐蝕的防護(hù)措施

由于氫腐蝕所發(fā)生的條件是雜質(zhì)含量較高的低強(qiáng)度鋼材料的緣故，對(duì)其腐蝕過程的防護(hù)措施則主要是從煉油設(shè)備材料的選擇上，在進(jìn)行煉油設(shè)備引進(jìn)的過程當(dāng)中需要重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備原材料的金屬性能以及材料當(dāng)中的雜質(zhì)含量問題，在具體的煉油設(shè)備選擇的過程當(dāng)中需要根據(jù)實(shí)際的使用情況來盡可能的選擇材料縫隙較少的鎮(zhèn)靜鋼，避免由于選擇了縫隙較多的沸騰鋼而造成氫腐蝕現(xiàn)象，此外還可以適當(dāng)選擇抗氫滲透能力較強(qiáng)的奧氏體不銹鋼。在合理選擇設(shè)備原材料構(gòu)成的情況下還可以在煉油設(shè)備當(dāng)中加入適量的緩蝕劑或者將煉油設(shè)備內(nèi)部的襯里進(jìn)行更換來防止氫腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，例如將襯里替換成塑料、鎳、瓷磚等不容易受到腐蝕的材料。

2.3 環(huán)烷酸腐蝕的防護(hù)措施

由于環(huán)烷酸自身特性以及其對(duì)煉油設(shè)備沖刷腐蝕的情況，需要對(duì)煉油設(shè)備相關(guān)的管線進(jìn)行必要的防護(hù)，具體的防護(hù)措施為首先比較重要的就是對(duì)煉油設(shè)備材料的選擇工作上，為了達(dá)到最佳防護(hù)環(huán)烷酸腐蝕的效果，需要盡可能的選擇耐環(huán)烷酸腐蝕的材料，使得煉油設(shè)備從材料角度就能夠起到一定的防護(hù)效果，其次是需要相關(guān)的設(shè)計(jì)工作人員在煉油設(shè)備相關(guān)管道進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝之前需要對(duì)管道內(nèi)部的液體流動(dòng)速度進(jìn)行充分的分析計(jì)算，由于在液體流動(dòng)速度較低的情況下環(huán)烷酸對(duì)煉油設(shè)備造成的腐蝕會(huì)顯著降低，所以需要通過對(duì)液體流動(dòng)速度的適當(dāng)控制來降低環(huán)烷酸對(duì)煉油設(shè)備造成的腐蝕，最后在煉油過程當(dāng)中盡量避免高硫化物和高環(huán)氧酸的原油進(jìn)行同時(shí)加工的情況。

2.4 焦炭塔安全閥集合管腐蝕及防護(hù)措施

焦炭塔安全閥集合管部位是腐蝕泄露問題的高發(fā)區(qū)，此處的泄露問題主要分為兩類：

一是安全閥出口管線與其他管線焊接處，泄漏特征多為環(huán)焊縫裂紋、泄漏，主要原因?yàn)榻固克谌粘Ｉ?、冷焦的操作切換中，熱脹冷縮，導(dǎo)致連接部位焊縫處應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生而發(fā)生泄露。

二是安全閥入口集合管處，日常生產(chǎn)中，該部位管線內(nèi)部介質(zhì)不流通，生焦期間高溫油氣及蒸汽在此處集聚、冷凝，形成H2SHCl-H2O腐蝕，最終造成設(shè)備的腐蝕泄露。本裝置曾發(fā)生C塔安全閥入口三通焊縫處腐蝕減薄泄漏，消漏過程中，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行打磨時(shí)發(fā)現(xiàn)，管線減薄嚴(yán)重，部分位置大約僅剩2-3mm，原來壁厚為19mm。對(duì)該減薄點(diǎn)及其他三塔類似部位進(jìn)行測(cè)厚，發(fā)現(xiàn)焦炭塔頂安全閥入口三通及封頭處存在嚴(yán)重減薄現(xiàn)象。同時(shí)，對(duì)泄漏焊縫周圍進(jìn)行硬度檢測(cè)，按照材質(zhì)1Cr5M的硬度標(biāo)準(zhǔn)，熱處理后的硬度范圍應(yīng)為170-180HB左右，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)硬度為160-170HB，由此看出泄漏不是因?yàn)閼?yīng)力集中導(dǎo)致的。

3 結(jié)語

總而言之，焦化裝置工藝設(shè)備一旦發(fā)生腐蝕情況不僅會(huì)對(duì)焦化產(chǎn)業(yè)的日常運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重影響，降低焦化產(chǎn)物的產(chǎn)量，而且會(huì)對(duì)相關(guān)工作人員的人身安全造成嚴(yán)重危害，并且使得焦化產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益蒙受較大損失。此外還需關(guān)系到與之有關(guān)聯(lián)的一系列行業(yè)的發(fā)展，而且極有可能對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生影響。基于此種形勢(shì)下，焦化裝置工藝設(shè)備腐蝕問題的解決迫在眉睫，必須結(jié)合焦化行業(yè)的實(shí)際情況，選取最為適宜的防腐措施，最大限度降低工藝設(shè)備被腐蝕的情況，以保證我國(guó)焦化行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，從而使得我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)[3]。