炼油化工装置闲置停工设备防腐蚀技术探讨

邱志刚，黄贤滨，刘小辉

(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东青岛 266071)

炼油化工装置闲置停工设备防腐蚀技术探讨

邱志刚，黄贤滨，刘小辉

(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东青岛 266071)

由于生产调整或特殊原因导致的炼油化工装置闲置或处于停工状态期间，设备所处的环境条件与操作运行期间完全不同，往往比操作运行中更容易出现劣化现象。同时，很多企业目前仍缺乏此方面的经验，需要有合适的保护方案来预防停工期间的设备腐蚀问题。通过对炼化装置闲置停工设备在停工期间存在的腐蚀环境分析，对可能发生的3种腐蚀的腐蚀机理进行了探讨，并给出了停工设备的腐蚀影响因素;介绍了5种常用的闲置停工设备的保护方法及其应用情况，同时对各种方法的优缺点进行了分析;最后指出了制定停工设备保护方案时应注意的事项。

炼化装置 停工保护 腐蚀

近几年，随着市场需求的扩大，国内的炼油能力迅速增加，炼油装置趋向于大型化，同时存在很多分散的中小型炼化企业，由于国际油价高涨、生产调整或特殊原因导致很多炼化装置闲置或处于停工状态［1－5］，如在2008年国际油价空前高涨的情况下，很多企业选择停工来应对市场变化。而在停工期间，设备由于所处的环境条件与操作运行期间完全不同，往往比操作运行中更容易出现劣化现象。同时，很多企业目前仍缺乏此方面的经验，这就需要有合适的保护方案来预防停工期间的设备腐蚀问题。

1 闲置设备的腐蚀机理及其影响因素

停工闲置状态下，装置发生的腐蚀是电化学腐蚀形式，是金属表面在薄层电解质液膜下的电化学腐蚀过程，受到通过水膜的氧的扩散控制，其腐蚀速度直接依赖于金属表面的潮湿程度［6］。同时由于设备表面有运行过程中沉积的氯化物、硫化物等腐蚀介质，进而加速了设备的腐蚀。另外，装置腐蚀情况还受到大气湿度、温度、雨水季节和冰冻天气等影响，特别是北方企业在寒冷天气停工闲置时，还应做好设备的防冻防凝工作。

1.1 停工过程中的腐蚀

闲置停工装置的腐蚀从切断退出物料就开始发生了，停工过程中，不合适的降温、降压速率会对设备造成损坏，可能引起内衬及防护涂层的鼓胀和起泡，在停工后一般要进行蒸汽吹扫，当吹扫蒸汽温度高于180℃时，水会与铁发生如下反应:

如果系统中存在氧，在吹扫时会发生如下反应:

同时，系统中存在的氧还可与装置运行时产生的硫化物膜发生反应:

另外装置运行时产生的腐蚀产物中的氯化物(盐类)在蒸气吹扫温度条件下还会发生水解，反应产生的稀酸液恶化了腐蚀环境，促进了腐蚀的发生:

1.2 停工期间的大气腐蚀

装置处于停工闲置状况时，氯化物、硫化物以及空气中的水、氧会对设备表面造成腐蚀。在常温无水状况下，发生氧化作用，但是由于温度的关系氧化极为缓慢。当大气湿度较大时，空气中的水蒸气可在停工过程中生成的腐蚀产物以及未清洗干净的表面沉积物上凝结成水膜，即使表面干净的金属表面，也会凝结一层0.1～1 μm的水膜，从而在金属表面构成有一定电导和腐蚀性的电解质溶液，此时电化学反应变的剧烈，阳极发生金属的溶解反应:

而阴极发生的是氧的去极化反应:

由于气温变化，闲置设备经常处于干湿交替状态，当金属表面有锈层时，会进一步加速腐蚀。在潮湿状态时，锈层可以与溶解氧一起作为阴极去极化剂:

在干燥状态时，含氧量很丰富，Fe3O4又能被重新氧化:

1.3 停工期间的连多硫酸应力腐蚀开裂

在停工期间，设备表面的硫化物垢、空气和水会形成连多硫酸(H2SXO6)［7－8］，由于停工时通常也存在拉伸应力(包括残余应力和外加应力)，这样在连多硫酸和拉伸应力的工作作用下，引起敏化的奥氏体不锈钢和其他敏感奥氏体合金的焊缝或高应力区的沿晶开裂，其开裂可能在几分钟或几小时内迅速扩展穿过管道和部件的壁厚。具体反应公式如下:

2 闲置设备保护方法

根据停工闲置设备的腐蚀机理，主要从3方面考虑对设备的保护:清除设备表面污垢;避免设备表面与空气接触;降低环境中大气的湿度。目前可使用的停工闲置设备的保护方法主要有以下几种:(1)充氮置换;(2)气相防蚀剂;(3)涂油或油联运;(4)干性空气防护;(5)表面碱洗。

2.1 充氮置换法

充氮置换法主要通过对设备和管道进行干氮气吹扫除氧和充氮保护的方式对工艺设备进行防护。装置停工吹扫后，首先使用干氮气吹扫，可将设备和管道内的积水、水蒸气和氧气排除，然后进行全面氮气置换，并维持一定的微正压，从而对设备和管道达到保护的目的。此方法简单可靠，易于实施，几乎适用于炼化企业所有设备和管道，但是密封条件要求较高，而且需要定期补充氮气，维护费用较高。在选择使用此方法对装置进行保护时，可考虑进行系统防护，将某些设备与管道一起充氮保护，同时注意重点设备应进行单独防护，特殊情况可考虑与其他方法一起使用进行联合保护。

2.2 气相防蚀剂法

气相防蚀剂在常温下具有较高的蒸气压，能自动挥发，挥发出来的气体可均匀而致密地吸附在金属表面，从而隔离腐蚀介质，起到抑制腐蚀的作用［9］。其不需要直接涂覆到金属表面，就可以达到全方位防护，保护时间可达3～4 a，腐蚀速率可控制在0.101 mm/a以内。此方法应在密闭容器内使用，密封要求不高，适用于长期停工设备的保护，保护对象可以是容器类设备，一般不在管道中使用。需要注意的是应根据设备材质情况选择合适的防蚀剂，以避免防蚀剂对设备造成腐蚀。

2.3 涂油或油联运法

在金属表面涂抹一层低黏度不易挥发的轻油也可以起到抑制腐蚀的目的。对于内部容积较大、人能进入的设备可选择涂油防护，对于不能进入的小设备、管道可引入轻油，在金属表面形成一层油膜达到防腐蚀目的。在施工完毕后，应仔细检查喷涂质量，确保金属表面涂抹均匀、充分。此方法费用较低，但是施工难度较大，涂抹质量不好控制，因此防腐蚀效果不是很好，适用于短期停工设备和管道的防护。

另一种较好的做法是油联运法，将干净的轻质油(例如汽油或柴油)引入需要保护的设备和管道，对于未充油部分使用氮气置换并维持微正压，定期打循环。也可结合装置特点，直接使用装置本身加工的油品，在不退料的情况下降低操作温度和压力实现设备防护。在选择油品时，应考虑对产品的影响、防冻、低点排凝和安全等因素。此方法可减少氮气使用量，长期防腐蚀效果好，但是运行费用较高。

2.4 干性空气防护法

干性空气防护法是通过加热设备内部的空气，使得设备内部温度保持在器内气体露点温度以上的一种保护方法。此方法可除去器内湿气，防止自由水的生成，适用于短期停工和某些不便采用其他措施保护的设备，如加热炉炉管外壁和炉膛。另外，也可通过在设备内部加入干燥剂的方法保持设备内部的干燥，使用时应注意定期检查和更换干燥剂。如果工艺设备不打开，并且温度处于设备内气体中水分露点之上，可不采取其他防护措施。

2.5 表面碱洗法

奥氏体不锈钢和其他奥氏体合金设备打开后应立即使用碱或碳酸钠溶液进行碱洗防护。碱性溶液可中和金属表面上形成的酸，排空后在金属表面留下一薄层碱性的膜可以中和其他酸的形成。在使用这些溶液冲洗时也可以加入碱性表面活性剂和或其它缓蚀剂来加强设备的保护。此方法应用的对象为含硫环境中使用敏化合金的所有设备，如换热器、管道和炉管。具体做法可参照NACE RP 0170－2004《炼油厂停工期间奥氏体不锈钢及奥氏体合金设备连多硫酸应力腐蚀开裂的防护》。

以上介绍的方法针对的是设备和管道内部的腐蚀防护，在实际使用时都有一定的局限性，可以联合使用，也可单独使用，企业应根据装置的特性和自身条件，选择合适的方法。同时对于外露设备和管道表面应做好外防护，如涂刷油漆，而对于有保温的设备和管道应定期进行局部保温拆除检查。企业在防护时应咨询相关专家和有经验的企业，确保闲置停工设备的安全、无腐蚀。

3 闲置设备保护方案的制定

闲置停工装置的腐蚀问题会带来巨大的经济损失，要想做好闲置停工装置的腐蚀防护，必须综合考虑装置停运时间、保护设备的数量、保护方法和保护费用等各种因素的影响，在全面评估的基础上，制定经济适用的保护方案。制定保护方案时应遵循以下3个原则:(1)根据装置类型、特点和材质情况选择保护方法;(2)重点设备重点保护，对于重要的设备，应作为独立系统单独保护，并可选择使用多种方法联合保护;(3)加强管理，职责分工明确。在对停用设备保护时，应进行定期和不定期检查，便于及时发现问题和问题的及时解决。

［1］张涛.长期闲置的重油催化裂化装置工艺设备内部养护方案的探讨［J］.石油化工设备技术，1998，19(5):51-53.

［2］韩黎明，王国清.炼化企业闲置设备维护保养［J］.石油化工设备，2004，33(1):68-69.

［3］段振国.重油催化裂化工艺设备的停工保护处理［J］.石油化工腐蚀与防护，2006，23(3):60-61.

［4］任迅，张俊林.重油催化裂化工艺设备的停工保护处理［J］.化工设备与防腐蚀，1999，10(4):59-60.

［5］宋福敢.常减压装置长期停工期间的设备维护保养［J］.金陵科技，2003，10(1):35-37.

［6］孙家孔.石油化工装置设备腐蚀与防护手册［M］.北京:中国石化出版社，1996:64-115.

［7］任迅，王福利.炼油厂停工期间奥氏体不锈钢填料的腐蚀与防护［J］.石油化工设备技术，1995，16(2):10-11.

［8］NACE RP0170 －2004，Protection of Austenitic Stainless Steels and OtherAustenitic Alloysfrom Polythionic Acid Stress Corrosion Cracking During Shutdown of Refinery Equipment［S］.

［9］毛信表，吕碧超，谈平庆，等.炼油厂闲置设备保护用气相缓蚀剂的研制［J］.腐蚀与防护，2002，23(8):349-351.

Discussion on Corrosion Protection Technologies for Shutdown Equipment of Refining and Petrochemical Process Units

Qiu Zhigang，Huang Xianbin，Liu Xiaohui
SINOPEC Qingdao Safety Engineering Institute(Qingdao，Shandong 266071)

In the operation of refineries and petrochemical plant，the process units sometimes have to be shutdown due to adjustment of production or other reasons.As the shutdown equipment＇s environmental conditions are completely different from those of normal operation，the equipment is more subject to corrosion than in normal operation.Therefore，appropriate measures should be taken to protect the shutdown equipment from corrosion.Through the analysis of corrosion environment of idle equipment of refinery and petrochemical units，the possible 3 corrosion mechanisms are studied and corrosion impact factors of idle equipment are given.The 5 common corrosion protection methods and their applications are described and advantages and disadvantages of each method are studied.The precautions in development of equipment protection plan are presented.

refinery and chemical units，shutdown protection，corrosion

TE986

A

1007－015X(2011)03－0028－03

2010－07－ 02;

2011－03－08。

邱志刚(1981－)，硕士，毕业于北京科技大学腐蚀与防护专业，现在中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室主要从事石油化工设备安全研究工作。E－mail:qiuzg.qday@sinopec.com