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石油加工装置中设备的硫腐蚀与防护
2.2 HCN+H2S+H2O型腐蚀环境
  原油中的含硫化合物在催化裂化的反应条件下形成H2S,同时一些氮化物也以一定的比例存在于裂解产物中,其中1%~2%的氮化物以HCN形式存在,从而在催化裂化装置吸收解吸系统形成HCN+H2S+H2O腐蚀环境。该部位的温度为40~50℃,压力为1.6 MPa。HCN的存在对H2S+H2O的腐蚀起了促进作用。
  氰化物在碱性的H2S+H2O溶液中起两种作用:①溶解硫化铁保护膜,加速硫化氢的腐蚀,并产生有利于氢向钢中渗透的金属表面;②氰化物能除掉溶液中的缓蚀剂。
  在吸收解吸系统,随着CN-浓度的增加,腐蚀性也提高。当催化裂化原料中氮的总含量大于0.1%时,就会引起设备的严重腐蚀。当CN-浓度大于500 mg/L时,明显促进腐蚀作用。对这种腐蚀可采取以下工艺防腐蚀措施:①用水洗将氰化物脱除;②注入多硫化合物缓蚀剂,将氰化物消除。
  也可采用材料防腐蚀措施:筒体采用碳钢(镇静钢)+3mm 0Cr13Al钢复合板或0Cr13钢,也可采用铬钼钢(12Cr2AlMoV),配用317焊条焊接,焊后750℃热处理,焊缝及热影响区的硬度应小于HB 200。填料可采用0Cr13钢或渗铝碳钢。但在HCN+H2S+H2O环境下,选用不锈钢焊条焊接碳钢或铬钼钢,极易发生硫化氢应力腐蚀开裂,应引起重视。
2.3 RNH2+CO2+H2S+H2O型腐蚀环境
  腐蚀部位在干气及液化石油气脱硫的再生塔底部系统及富液管道系统(温度高于90℃,压力约0.2 MPa)。
  在碱性介质下(pH值不小于8),腐蚀形态为由CO2及胺引起的应力腐蚀开裂和均匀减薄。均匀腐蚀主要是CO2引起的,应力腐蚀开裂是由胺、CO2和H2S以及设备所受的应力引起的。
  对操作温度高于90℃的碳钢设备及管道,进行焊后消除应力热处理,防止碱性条件下由碳酸盐引起的应力腐蚀开裂。
3 湿硫化氢的腐蚀与防护
  湿硫化氢腐蚀环境,即H2S+H2O型的腐蚀环境,是指水或含水物流在露点以下与H2S共存时,在压力容器与管道中产生的腐蚀环境。湿硫化氢环境广泛存在于炼油厂二次加工装置的轻油部位,如流化催化裂化装置的吸收稳定部分,产品精制装置中的干气及液化石油气脱硫部分,酸性水汽提装置的汽提塔,加氢裂化装置和加氢脱硫装置冷却器、高压分离器及其下游的设备。
3.1 腐蚀机理
  在H2S+H2O腐蚀环境中,碳钢设备发生两种腐蚀:均匀腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀开裂。开裂的形式包括氢鼓泡、氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂和应力导向氢致开裂。
  氢鼓泡是由于含硫化合物腐蚀过程析出的氢原子向钢中渗透,在钢中的裂纹、夹杂、缺陷等处聚集并形成分子,从而形成很大的膨胀力。随着氢分子数量的增加,对晶格界面的压力不断增高,最后导致界面开裂,形成氢鼓泡,其分布平行于钢板表面。氢鼓泡的发生并不需要外加应力。
  氢致开裂是由于在钢的内部发生氢鼓泡区域,当氢的压力继续增高时,小的鼓泡裂纹趋向于相互连接,形成阶梯状特征的氢致开裂。钢中MnS夹杂的带状分布会增加氢致开裂的敏感性。氢致开裂的发生也无需外加应力。
  硫化物应力腐蚀开裂是湿硫化氢环境中产生的氢原子渗透到钢的内部,溶解于晶格中,导致氢脆,在外加应力或残余应力作用下形成开裂。它通常发生在焊道与热影响区等高硬度区。
  应力导向氢致开裂是在应力引导下,在夹杂物与缺陷处因氢聚集而形成成排的小裂纹沿着垂直于应力的方向发展。它通常发生在焊接接头的热影响区及高应力集中区,如接管处、几何突变处、裂纹状缺陷处或应力腐蚀开裂处等。
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