石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护.docx

石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护安智远（山东省岚桥石化有限公司，山东日照276800）0引言石油化工设备在湿硫化氢环境中普遍会出现腐蚀现象，一旦设备腐蚀 程度过于严重，未及时对其修理或养护，就会导致设备安全性降低, 产生许多安全隐患。因此，要及时开展设备维护工作，采取有效措施 强化设备安全性。1影响因素1. 1温度石油化工设备的钢材料所蕴含的磷元素、硫元素、氢元素的质量分数 越高，证明其硬度也就越高，防腐蚀性能较低，极易被硫化氢所腐蚀。 温度变化能对设备腐蚀产生直接影响，钢铁在硫化氢水溶液中的腐蚀 速度与温度通常成正比关系。根据案例数据可知，在10%的硫化氢水 溶液中，当溶液温度从55 t提升到84寸时，钢铁的腐蚀速度能迅 速增长约20%。但当溶液温度上升到84 C以上时，钢铁的腐蚀性则 会随着温度上升而降低。该实验证明当温度高于842时，钢铁腐蚀 性与温度间会呈现反比关系。通过实验可知，当湿硫化氢溶液温度维 持在110200 C时，钢铁的腐蚀速度与程度最小，而当硫化氢溶液 温度在20 C时，钢铁腐蚀速度与程度最大，为此要根据实际情况科 学调控温度1。1. 2 pH 值pH值接近中性或弱碱性时，钢中氢的溶解量最低，当pH值接近强碱 性或强酸性时，钢中氢的溶解量也会随之增高，说明pH值也能对钢 铁的腐蚀程度产生影响。空气含有的氨离子能促使硫化氢的应力腐蚀 逐渐敏感。若pH值较低或更加接近强酸性时，二氧化碳会增强硫化 氢的应力腐蚀能力，加强对设备的腐蚀力度。当pH值较高或向强碱 性靠拢时，二氧化碳就会起到反作用，降低硫化氢的应力腐蚀能力2。 1. 3硫含量石油化工中产生的硫含量能直接影响设备腐蚀程度，硫含量越高对设 备腐蚀就越严重。要注意石油化工生产过程中的硫化氢介质，该介质 内含各类腐蚀成分，能将硫化铁保护膜溶解，将硫化氢腐蚀速度加快， 让金属表面更容易被氢渗透，最终使得石油化工设备被逐渐腐蚀，化 工设备功能性逐渐降低。1.4暴露时间碳钢和低合金钢设备在湿硫化氢环境中，其腐蚀速度会呈现由快转慢 的趋势，因随着暴露时间的延长，其腐蚀性会逐渐降低，腐蚀性的强 弱与暴露时间成反比关系。通过实验数据可知，设备在湿硫化氢环境 中暴露2000 h后，其腐蚀性会逐渐呈现平衡。该类现象主要因暴露 时间逐渐延长，硫化铁腐蚀产物会堆积在设备表层，形成具有保护作 用的产物膜覆盖到设备上，为设备提供防腐蚀的保护。2腐蚀的原因1氢气引起的鼓泡石油化工设备长期处在湿硫化氢环境中，因化工设备长时间遭受腐蚀, 所以在设备内壁的浅表层会出现不同大小的氢鼓泡。该现象的产生主 要是因湿硫化氢环境中所蕴含的含硫化合物，在对石油化工设备中的 碳钢材进行腐蚀时，会在此时分解出氢原子，极易渗透、聚集到设备 钢材中存在的夹渣和裂纹等部位，通过聚合反应形成氢分子，对化工 设备产生恶劣影响。该分子通过不断聚拢、融合，能在石油化工设备 的碳钢表面形成膨胀力，以增强对钢材中的晶格界面的压力，导致界 面开裂形成氢鼓泡，降低化工设备安全性。2.2氢气引起的开裂石油化工设备多以钢材为主，而所有钢材内部都会产生氢气泡。这就 导致在环境压力逐渐递增时，该范围内的氢气泡会出现裂纹，并逐渐 发展成彼此间相互连接的状态，最终形成氢致开裂对化工设备产生影 响。该状态能呈梯形状，其延伸方向则与钢材表面平行方向保持一致。2. 3硫化物引起的腐蚀硫化物引起的腐蚀通常会在设备的热影响区域以及高硬度区域出现。 石油化工设备中的碳钢材料和湿硫化氢通过化学腐蚀作用，产生许多 氢原子。在氢原子的渗透作用下，钢材内部的晶格结构遭到溶解与破 坏，导致钢材产生“氢脆”现象，对设备实用性产生不良影响。当石 油化工设备在遭受外加应力或余应力的影响时，就会频繁出现腐蚀开 裂现象。2.4 应力导向引起的氢开裂石油化工设备长期处在湿硫化氢环境中，其接管处、裂纹状缺陷处、 腐蚀开裂处和突变几何状等部位，均会出现有规律的开裂现象，随着 腐蚀时间延长，会严重影响化工设备功能性与安全系。该现象主要是 因石油化工设备在应力作用下，含硫化物腐蚀析出的氢原子逐渐向钢 材内部渗透，在夹渣和裂纹处聚集，借此形成与应力方向相垂直的小 裂缝，对化工设备造成影响。设备中热影响作用越强的区域，其裂纹 开裂的情况也就越严重。3腐蚀防护措施安装过程中的防腐蚀措施石油化工设备在安装时，要及时做好防腐蚀措施，有效减少湿硫化氢 环境对设备的影响。安装员要利用检测设备对石油化工设备进行系统 化检查，以确保其几何尺寸与规定标准相符，发现设备异常时要及时 向上级报告，为探讨应急方案做好防腐蚀措施提供充足时间。安装员 在焊接时，要尽可能降低焊接缝结构中的合金成分，避免对设备产生 影响的因素产生。严禁采用强力组安装法进行设备安装工作，要根据 实际情况科学选择安装方法，以免对化工设备防腐蚀工作产生阻碍, 尽可能地实现在安装环节就对化工设备开展防腐蚀护理工作。要采用 射线与超声波对焊接缝进行检查或维修，以确保焊缝质量不受外界因 素影响，避免焊接缝质量降低。安装员要将焊接缝硬度维持在200 HB 内，避免硬度不够或过硬对后续工作产生恶劣影响。石油化工设备焊 接工作完成后，要及时对其进行热处理，将残余应力消除，避免应力 导向引起氢开裂，导致裂纹开裂情况越来越严重，降低化工设备安全 性。2.5 选材过程中的防腐蚀措施科学选材能有效减少石油化工设备腐蚀现象产生，选择适宜的材料能 为化工设备提供防腐蚀保障。为此，要提高对石油化工设备选材工作 的重视，确保选材工作的科学性，根据实际情况选择防腐蚀材料。首 先，在湿硫化氢环境中，当氟化物的质量浓度大于20 mg/L,且硫化 氢浓度质量大于50 mg/L时，其内件材料要尽量选择0Crl3钢材， 壳体钢材要选择碳镒钢或碳钢复合钢板，以确保化工设备安全性不受 外界影响。其次，钢硫化氢的浓度质量高于50 mg/L,且氟化物质量 浓度不稳定，在此时选择壳体钢材时，要尽量选择碳镒钢或碳钢，并 确保该材料抗拉强度能保持在141 MPa,借此增强化工设备防腐蚀性, 为现场工作人员提供相应保障。最后，选材时要尽量降低设备钢材中 S、Mn、P等质量分数，需尽可能提高材料的纯度，确保材料纯度符 合相关要求，强化石油化工设备防腐蚀性，为开展强化设备防腐蚀工 作提供物质条件。2.6 使用过程中的防腐蚀措施操作者要主动掌握设备使用方法，知晓设备使用步骤、养护工作以及 注意事项，规范操作流程，严格按照操作要求使用设备，努力完成设 备防腐工作，定期对石油化工设备进行养护，以确保设备高危部位的 防腐蚀性与实用性，以此增强化工设备安全性。要加强对日常工作的 动态监控力度，保证化工设备功能性与使用状态，发现设备使用状态 异常时，需由专业人员采取有效措施对运行的设备实施系统化检查, 及时排除安全隐患，为现场人员提供安全保障。此外，设备使用时要 严格控制硫化氢的质量浓度，原料为轻石脑油时，要对脱硫处理加以 控制，避免脱硫控制不当产生严重后果。若选用零件强度较高，要及 时降低硫化氢质量含量。进行脱硫时要对脱硫塔后部残留的湿硫化氢 以及二氧化碳的再腐蚀予以重视，避免腐蚀程度严重影响石油化工设 备的功能性。3. 4检测过程中的防腐蚀措施检测员要定期检测石油化工设备，以掌握化工设备在使用时的安全性 与防腐蚀效果，确保石油化工设备的功能性未受到外界影响。检验工 作主要是对压力容器进行检验，通常包括设备结构检测、表面状况检 测、锂氏硬度检测、溶剂去除型渗透检测、内表面荧光磁粉检测、测 厚、X射线探伤检测等。具体检测工作环节要根据实际情况科学选择, 采取有效措施对所需检测部位进行检测。检测员发现设备存在安全隐 患时，要及时对缺陷位置实施有效、科学的分析，根据现实状态开展 修复和护理工作，以保证化工设备的实用性。此外，检测员要依照缺 陷种类、缺陷部位、缺陷数量等信息对缺陷部位进行深入研究，并利 用增加厚度检测、硬度检测和无损探伤技术等方法，对缺陷部位和腐 蚀情况进行判定，以此排除石油化工设备潜藏的安全隐患，强化石油 化工设备安全性。4其他建议要对湿硫化氢环境中的其他腐蚀因素进行系统处理，通过科学管控各 类腐蚀因素，有效减少石油化工设备被腐蚀现象的产生。对于催化裂 化加工而言，要及时采取有效的工艺措施，并在工艺中增添各类试剂， 充分改善湿硫化氢环境，避免氢鼓包、氢致开裂等现象产生，为化工 设备正常使用提供前提条件。此外，要做好环境温度调控，采取有效 措施调控室内温度，降低钢铁腐蚀速度与程度，为石油化工设备的防 腐蚀提供助益。要加强对湿硫化氢环境pH值调控，若环境呈现强酸 性时，氢鼓包、氢致开裂等现象就会频繁产生，为此要根据实际情况 科学调控pH值，以减少对化工设备的侵蚀。要按照操作技术规范以 及防腐蚀要求开展防腐蚀工作，以做好数据监测、物料添加、缓蚀剂 添加等工作，对易腐蚀和易损坏部位强化管控，以增强化工设备防腐 蚀性。要加强对人员的培训力度，使其能够掌握先进安装技术和防腐 蚀技术，将科学防腐蚀技术应用到化工设备护理工作，充分发挥防腐 蚀技术作用，增强化工设备防腐蚀性。要规范安装者的安装行为，使 其主动杜绝不规范安装行为，以完成化工设备在运行时的防腐蚀护理。 5总结综上所述，石油化工设备在湿硫化氢环境中所出现的腐蚀现象会对设 备产生恶劣影响，降低设备安全性与使用寿命，给现场工作人员带来 安全隐患。为此，要采取有效措施做好设备防腐蚀工作，增强化工设 备防腐蚀性。