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石油加工装置常见应力腐蚀及其防护措施.pdf

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    关 键  词:
    石油 加工 装置 常见 应力 腐蚀 及其 防护 措施
    资源描述:
    石油与化工设备
    -46-
    2010年第13卷
    腐防护
    石油加工装置常见应力腐蚀及其防护措施
    董月香
    (荆楚理工学院,湖北期门44800)
    [摘要]介绍了石油加工过程中常见的应力腐蚀形式,探讨了从腐蚀环境、选材和降低应力三方面防止应力腐蚀的方法。
    [关键词]石油加工;应力腐蚀;硫化物;连多硫酸;防护措施
    随着工业技术的发展,腐蚀造成的破坏事故下使设备内壁发生连多硫酸应力腐蚀开裂。
    日益增多。在腐蚀带来的各项危害中,由于应力
    不锈钢和高合金材料,特别是经过焊接或者
    腐蚀造成的灾难性事故最为严重。文献通过对310在370~815℃区域附近“敏化”过的材料最易发
    件各类材料制作的石化企业设备腐蚀失效事例进生连多硫酸应力腐蚀开裂。这些材料即使经过热
    行统计,结果表明其中有129件是由于应力腐蚀引稳定化处理,如果在敏化区域内停留时间较长也
    起的,其比例高达41.6%,位居所有腐蚀失效事故会发生应力腐蚀开裂
    之首,且远远高于均匀腐蚀13%的比例り
    中国石油化工股份有限公司金陵分公司的柴
    应力腐蚀开裂( Stress Corrosion Cracking,简油加氢精制装置換热器于2000年7月投用
    ,2003
    称SCC)是指金属材料在拉应力和特定的腐蚀介质
    年12月,发现换热器换热效率下降很快,2004年2
    的联合作用下所引起的腐蚀破裂2。其开裂过程
    月打开检査,发现换热器隔板大面积断裂。经分
    是复杂的力学一化学破坏过稈,其机理有各种理
    析,隔板材质为0Cr18Ni9,符合国家标准,隔板
    论,但由于涉及的学科领域很广,包括化学与金断裂原因属于连多硫酸引起的应力腐蚀开裂?。大
    属学以及介质条件与金属界面物理化学诸方面因连石化公司催化裂化装置膨胀节采用316L制造
    素,目前对应力腐蚀还没有完全精确的结论
    经常发生应力腐蚀开裂现象,利用电子能谱和扫
    本文对石油加工中儿种常见的应力腐蚀环境描电镜等手段对失效膨胀节进行检测分析,发现
    进行讨论,并提出有关防护措施。
    失效是由于膨胀节在各种残余应力和连多硫酸共
    1石油加工装置中几种常见的应力腐蚀开裂类型
    同作用下发生的应力腐蚀开裂导致的。
    1.1硫化物应力腐蚀开裂
    1.12湿硫化氢应力腐蚀开裂
    原油中的含硫化合物与其它腐蚀性介质相互
    原料油中硫化物在加热和催化裂解中分解产
    作用,可以形成多种含硫腐蚀环境。从构成应力生硫化氢,在裂解温度下,元素硫也能与烃类反
    腐蚀环境的角度,一般可将硫化物应力腐蚀分为应生成硫化氢。在含有液体水的情况下,FeS保护
    连多硫酸应力腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀
    膜遭到破坏。在该环境中,碳钢和不锈钢均会发
    1.1.1连多硫酸应力腐蚀开裂
    硫化物应力腐蚀开裂
    在石油加E.工业中,原料油含有的硫化氢和
    湿硫化氢应力腐蚀开裂的典型实例为炼油厂
    次加工装置和加氢脱硫装置高压分离器以及下
    活性疏,在高温无水的情况下,与设备表面的金
    属铁发生化学反应而生成FeS。这些FeS在设备表
    游的过程设备等。如催化装置的吸收稳定部分
    面形成一层致密的膜,可对设备起到一定的保护陵性水汽提裝置的汽提塔、加氢裂化装置和加氢
    作用。但是,当装置停车、降温并打开设备后,
    脱硫装置冷却器、高压分离器及其下游的过程设
    含有大量O2和水分的空气便涌入设备,空气中的备。针对的材料除不锈钢外,碳钢和低合金钢也
    O2和水分与设备表面的FeS发生反应,便可生成大
    会发生硫化氢应力腐蚀开裂。
    量的连多硫酸(HSxO,X=3,4,5)。连多硫酸沉积
    湿硫化氢应力腐蚀开裂的形式包括HB(氢鼓
    在设备的内表面,形成应力腐蚀环境,在拉伸应泡)、HIC(氢致开裂)、SsCC(硫化物应力腐
    力(通常包括残余应力和外加应カ)的共同作用作者简介:董月香(1974-),女,湖北鄂州人,硕土,荆楚理
    工学院讲师,研究方向:工程结构完整性。
    兔兔ww. ututu,com
    第12期
    董月香石油加工装置常见应力腐蚀及其防护措施
    蚀开裂)和 SOHIC(应カ导向氢致开裂)。pH值受碳酸及碳酸盐介质的侵蚀所致
    在3~12之间,湿硫化氢应力腐蚀开裂均能发生。
    1.4硝脆
    近年来,由于国內原油硫含量日渐增加,进
    石油加工过程中的硝脆是由于催化裂化装置
    口的大部分原油也均为高疏或含硫原油。因此,
    烟气中NOx过高造成的硝酸盐应力腐蚀开裂。NOx
    中石化、中石油两大集团的各主要炼油厂的硫腐在内壁的结露区生成硝酸,硝酸进一步生成硝酸
    蚀问题均比较突出,特别是常减压蒸馏裝置,硫盐,在焊接区的应力作用下,装置出现穿透裂
    腐蚀尤为突出。
    1.2氯化物应力腐蚀开裂
    在石油加工过程中,产生硝脆的主要装置有
    石油加工中的氯化物大部分来自开采原油时催化裂化装置、重催再生器等
    带入的油田水。主要成分70%是氯化钠,309%是氯1.5乙醇胺-HSCO,H,O
    化镁和氯化钙。在原油加工时,氯化钠不易受热
    在乙醇胺法脱硫装置操作中,最严重的问
    水解,而氯化镁和氯化钙很容易受热水解,产生题是设备的腐蚀问题。在国内外所有相似的装置
    具有强烈腐蚀性的氯化氢(HCI)。
    中,几乎都遇到过严重的腐蚀。腐蚀主要发生在
    由于HC1是挥发性的酸,因此在蒸馏过程中重沸器和换热器等设备。未解除应力的部件常发
    HCI随同原油中的轻馏分及水分一起挥发,一起冷生应力腐蚀开裂。该系统的主要腐蚀是由原料气
    凝,形成pH值低的氯化物应力腐蚀开裂环境。
    中的酸性气体引起的,并且主要是由酸性气CO2弓
    在石油加工装置中,氯化物应力腐蚀开裂易起。
    造成常减压装置塔顶部、冷凝冷却器、空冷器及
    塔顶管线的严重腐蚀,用奥氏体钢制作的转化
    2预防措施
    炉管也容易产生此类腐蚀的。某厂制氢装置转化炉
    应力腐蚀必须在一定的拉应力、一定的介质
    对流室蒸汽过热段炉管(304钢)经短时间试运行环境和材料的综合作用下才可能发生,预防应力
    (20天)后,部分蒸汽过热段炉管发生破裂泄滿
    腐蚀应从环境、材质和应力三方面进行考虑
    现象,经机械部哈尔滨焊接研究所试验分析确认2.1环境
    为氯离子应力腐蚀开裂。
    针对石油加工装置所用的材料,能产生应
    1.3碱致应力腐蚀开裂
    力腐蚀的环境范围非常广泛,各种有害成分比如
    在石油加工过程中,碱致应力腐蚀开裂可根氯离子、硫化氮等普遍存在于各个工段,很难完
    据介质环境的不同分为纯碱溶液和烧碱溶液引起全避免,只能尽量减少其浓度和防止有害离子集
    的开裂。一般统称为碱脆。
    聚。如SHJ36-1991标准规定对奥氏体容器,试压
    用水氯离子含量不得超过25×10°(ppm),试压
    常温下钢铁在浓度不大的烧碱溶液中是十分完毕后必须及时排净存水。为防止碱洗时对不锈
    稳定的,因为生成了不溶性的氢氧化铁保抑膜。
    但是如果烧碱的浓度高于30%,由于生成了可溶性
    钢产生碱致应力腐蚀开裂,通常使用Na2CO3溶液
    代替NaOH溶液
    的铁酸钠,氧化铁的保护能力开始降低。当有
    拉伸应力存在时,若其数值接近钢铁的屈服点,
    .2材质
    钢铁在浓的或稀而热的烧碱液中都会发生应力腐
    对石油加工装置材料的选择应综合考虑工艺
    蚀破裂。据报道,北京燕山石化催
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