石油磺酸对不锈钢的均匀腐蚀失重试验

潘成伟 李艳梅（中国石油大庆炼化分公司聚合物二厂，黑龙江 大庆 163411）

生 产 与 安 全 技 术

石油磺酸对不锈钢的均匀腐蚀失重试验

潘成伟 李艳梅
（中国石油大庆炼化分公司聚合物二厂，黑龙江 大庆 163411）

石油磺酸属于强酸，为黑褐色膏状体，由于其流动性较差，在石油磺酸盐装置生产中，必须保持高温输送。高温加剧了石油磺酸对不锈钢设备及管线的酸腐蚀，大大降低设备的使用寿命，所以合理控制磺化出料及中和工序pH范围对延长设备及管线使用寿命，确保装置长周期运行具有积极意义。本文在实验室内采用均匀腐蚀失重试验方法来研究不同pH值的石油磺酸对316L不锈钢的腐蚀失重规律，为装置优化工艺提供技术支持。

石油磺酸；不锈钢；腐蚀

石油磺酸盐是油田三元复合驱油体系中重要的表面活性剂。大庆炼化公司石油磺酸盐装置是以自产的原油馏分油和硫磺为主要原料，在膜式磺化反应器内，利用气体SO3和原料油液膜进行连续的气液反应，磺化反应得到的适宜深度的磺酸，再经过中和反应，生产石油磺酸盐产品。其产品具有弱碱体系界面活性好、适应性强、界面张力稳定等特点，产品性能满足大庆油田驱油用表面活性剂的要求，对于进一步发挥三元复合驱技术优势、提高原油采收率、助推大庆油田稳产具有积极的促进作用。

不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，铬含量均在10.5%以上，具有抵抗大气氧化的能力——即不锈性，同时也具有在含酸、碱、盐的介质中乃腐蚀的能力——即耐蚀性。但是不锈钢的不锈性和耐蚀性也是有条件的，对于特殊介质如磺酸，是磺基与烃基（包括芳基）相连接而成的一类有机化合物。磺酸基团为一个强水溶性的强酸性基团，磺酸都是水溶性的强酸性化合物。在石油磺酸盐生产过程中，接触石油磺酸的设备、管道应尽量采用内衬聚四氟乙烯材质，但一些特殊部位只能采用不锈钢（316L）材质。同时，为确保物料输送要求，温度需控制在70℃以上。在这类酸性介质存在情况下，高温会加剧不锈钢设备及管线的腐蚀，金属的界面上发生化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态，显著降低不锈钢的强度、塑性、韧性等力学性能，缩短设备的使用寿命，造成生产中的跑冒滴漏，严重影响石油磺酸盐装置的产量及长周期运行，甚至造成人员伤害等事故。本文采用均匀腐蚀失重试验来研究石油磺酸pH值对316L不锈钢的腐蚀速率，为装置优化生产工艺提供技术支持。

1　试验

1.1 试验试样

1.1.1 不锈钢试样的形状和尺寸

试样的形状和尺寸应随被试材料的原始条件及所使用的试验容器而定，尽量采用面积大的、侧面与总面积之比值小的试样。每个试样表面积不应小于10cm2。本文使用316L低碳不锈钢板状试样加工样品10个，尺寸如下：

L×B×H：90mm×20mm×2mm

1.1.2 试样的其他要求

试样使用洗涤剂充分去油，酒精清洗干燥后，放入120℃烘箱内烘至恒重后称重，称重时应使用精度不小于士0.5mg的分析天平，精确至0.0001g。

1.2 试液配制

取300g石油磺酸，测定pH值后，加入适量35%氢氧化钠溶液，调配不同pH值的石油磺酸盐样液，详见表1。

1.3 试验方法

将试样装入玻璃材质的250ml广口瓶内，加入石油磺酸（盐）试液，确保不锈钢试样被试液完全浸泡。将广口瓶置于70℃±1恒温烘箱内，达到测试周期时，将不锈钢试样取出，使用洗涤剂充分去油，酒精清洗干燥后，放入120℃烘箱内烘至恒重后称重，精确至0.0001g。

1.4 注意事项

试验期间，每日摇匀试液，确保试液与不锈钢试样充分接触。

1.5 结果和讨论

由表2数据可以看出：

（1） pH值=3.72的石油磺酸盐原液浸泡15天的不锈钢样片重量增加，分析原因为样液含水少，在不锈钢表面形成一层钝化膜，导致样片质量增加。随浸泡天数增加，样品重量变化不明显。

（2）pH值=4.10的石油磺酸盐浸泡的不锈钢样片重量损失最大，说明在本次试验中pH值=4.10的情况下，石油磺酸盐对不锈钢的腐蚀最为严重。

（3）pH值=7.61的石油磺酸盐浸泡的不锈钢样片重量损失最小，除15天质量稍有损失后，其余浸泡时间重量基本没变化。说明在本次试验中pH值=7.61的情况下，石油磺酸盐对不锈钢的腐蚀最小。

由本次试验数据，对石油磺酸盐装置不锈钢设备及管线的耐腐蚀提出如下防护建议：

（1）纯磺酸pH值为3.72，对设备没有腐蚀。而目前工艺磺酸出料pH值恰好处在腐蚀严重的4-5之间，可通过工艺调整，使上游出料pH值避开腐蚀最严重区。

（2）优化工艺加碱点，分工序对石油磺酸进行中和调配，在磺酸刚进入下游工序时，马上把pH值调离腐蚀最严重区。

（3）确保生产出料稳定的情况下，适当降低工艺温度，弱化酸腐蚀。

图1　不同浸泡时间对不锈钢样片的重量损失率（pH=4.10的石油磺酸盐样液）

图2　不同pH值的石油磺酸盐对316L不锈钢的腐蚀图片

表1　不同pH值石油磺酸盐样液配制

表2　316L不锈钢在石油磺酸盐样液中的重量损失率

[1] GB10124-1988，金属材料试验室均匀腐蚀全浸试验方法[S].

[2]冈毅民.中国不锈钢腐蚀手册[M].北京：冶金工业出版社， 1992.

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