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石油加工装置中设备的硫腐蚀与防护

3.2 腐蚀状况
  国内的腐蚀调查报告称,湿硫化氢对碳钢设备的均匀腐蚀随温度的升高而加剧。在80℃时,腐蚀速率最高,在110~120℃时腐蚀速率最低。此外,在开工的最初几天,腐蚀速率可达10 mm/a以上,随着装置运转时间的增长而迅速下降,到1 500~2 000 h后,腐蚀速率趋于0.3 mm/a。
  1984年,美国Unocal公司雷蒙特Ⅲ号炼油厂乙醇胺吸收塔发生爆炸而引起大火,就是硫化氢应力腐蚀开裂造成的。1995年,国内某炼油厂气体精制装置中的氨水沉降罐也发生了湿硫化氢应力腐蚀开裂事故。
  湿硫化氢不至于引起压力容器开裂的上限浓度目前尚未建立,但工业上的经验值为50 mg/L。Exxon公司将湿硫化氢腐蚀环境下的压力容器分为两类,即H2S浓度大于50 mg/L、氰化物浓度大于20 mg/L和H2S浓度大于50 mg/L,并规定了每种类型的重点检查项目。
3.3 防腐蚀措施
  在硫化氢浓度大于50 mg/L的腐蚀环境中,壳体宜选用抗拉强度不大于414 MPa的碳钢或碳锰钢材料;在硫化氢浓度大于50 mg/L、氰化物浓度大于20 mg/L的腐蚀环境中,壳体宜选用碳钢或碳锰钢+0Cr13钢复合钢板,内件选用0Cr13钢。
  当选用碳钢或碳锰钢作壳体材料时,应采取如下措施:①应限制焊缝硬度不大于HB 200;②避免焊缝合金成分偏高;③对过程设备进行焊后热处理;④当板厚超过200 mm时进行100%超声波检查;⑤对焊缝进行100%射线探伤检查。
  用碳锰钢作壳体材料时,MnS的带状分布增加氢致开裂的敏感性,Mn的偏析容易产生马氏体和贝氏体,使焊后组织增加开裂倾向。根据这些研究结果认为,含Mn的低合金钢不宜用于制造湿硫化氢环境中的压力容器。目前通用的做法是控制Mn含量,如国内的16MnDR钢规定Mn含量小于1.60%,而日本的相应钢种TStE 355则规定Mn含量在1.4%左右。
  降低钢中的硫含量(小于0.005%),可以降低氢致开裂的敏感程度。但用一般检查氢致开裂的方法(如NACE TM 0284)尚不足以检查出应力导向氢致开裂的倾向。
4 高温下硫的腐蚀与防护
  高温含硫化合物的腐蚀环境是指240℃以上的重油部位硫、H2S和硫醇形成的腐蚀环境。典型的高温含硫化合物腐蚀环境存在于常减压蒸馏装置常、减压塔的下部和塔底管道,常压渣油和减压渣油换热器等;流化催化裂化装置主分馏塔的下部,延迟焦化装置主分馏塔的下部等。在这些高温含硫化合物的腐蚀环境,碳钢的腐蚀速率都在1.1 mm/a以上。在加氢裂化和加氢精制等临氢装置中,由于氢气的存在加速了硫化氢的腐蚀,在240℃以上形成高温H2S+H2腐蚀环境。典型例子是加氢裂化装置和加氢脱硫装置的反应器以及催化重整装置原料精制部分的石脑油加氢精制反应器等。

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