浅谈化工工艺设备的腐蚀与防护

杨艳荣

摘 要：石油化工设备在应用的过程中会受到很多因素的影响，其在生产的过程中会经常处在湿硫化氢环境当中，而硫化氢又是一种腐蚀性非常强的气体，所以石油化工设备在应用的过程中如果不采取一些有效的措施就可能会产生非常严重的腐蚀现象，为了保证其良好的运行状态，必须要采取有效的措施做好防腐和保护工作。本文主要分析了石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护，以供参考和借鉴。

关键词：石油化工设备；湿硫化氢；腐蚀；防护

在对某石化公司的压力容器进行全面检查的时候发现液态的烃沉降罐的罐体的内壁存在着很多鼓包位置，其中，某些设备在运行的过程中出现了一些异常情况，而如果不采取有效的措施，这些质量上的缺陷就有可能进一步恶化，此外，这些缺陷的种类也有着非常强的相似性，所以我们在实际的工作中对其进行全面的分析，并采取有效的措施对其予以改进也有着十分积极的作用。

1 腐蚀和损坏的原因分析

该公司原来所采用的原油当中含硫量相对比较高，经过了详细的调查之后发现出现了问题的设备介质当中存在着不同数量的硫元素，虽然原油已经经过了脱硫处理，但是原油的稳定性还是比较差，湿硫化氢环境在炼油厂加工过程中的第一道工序和二次加工装置等部分都是十分常见的，而在经过了详细的分析之后发现设备介质当中存在着大量的硫化氢成分是造成这些问题的始作俑者，也正是因为这一因素，才使得压力容器在使用的過程中出现了腐蚀和损坏的问题。

此外，在设备使用的过程中，一些其他的影响因素也会使得局部产生较高的应力，这样一来也就会造成比较严重的力学或者是化学损伤，在这一过程中可能会发生磨损或者是电视等情况，这些腐蚀类型大体上来划分都属于是局部腐蚀，如果构件在运行的过程中处在不同的温度和湿度条件下就会因为温差而出现一些裂缝，在这一过程中，碳、氢、氧、氮等多种元素一旦进入到金属构件当中之后硫化就会产生残余应力。如果应力和腐蚀环境产生双重作用的时候，设备就非常容易出现腐蚀或者是完全损坏的情况，必须要对此予以高度的重视。

2 腐蚀机理

在湿硫化氢的腐蚀条件下，碳钢设备在运行的过程中都比较容易出现均匀腐蚀或者是受到了应力的影响而出现腐蚀开裂的情况，具体而言，其开裂的具体形式主要包含以下几种：

2.1 氢鼓包。含硫化合物在产生腐蚀作用的过程中会析出一定数量的氢原子，而氢原子在运动的过程中会向钢中运动，其会在裂缝、夹渣和缺陷等部位形成聚集作用，同时形成新的分子，这样一来结构自身就会形成一股巨大的膨胀力，从而使得晶格界面的压力也在不断的上升，而上升到一定的程度之后就会使得界面出现开裂或者是破损的现象，这样一来就形成了氢鼓泡，这些氢鼓泡主要分布于设备的内壁上。

2.2 氢致开裂。如果钢材的内部本来就发生了氢鼓泡问题，而氢的压力还在不断升高的情况下，小的鼓泡裂纹就会逐渐发展成贯穿缝，其在连接的过程中会形成阶梯形式的氢致开裂，其主要分布于和表面保持平行关系的方向上，钢种的硫化锰会在这一过程中出现一部分的带状组织，这些组织会使得氢致开裂的可能性大大提高。

2.3 硫化物应力腐蚀开裂。在湿硫化氢环境当中所析出的氢原子会直接运动到钢的内部，同时它会直接溶解在晶格当中，所以也就使得氢材料的脆性大大提升，在外加应力或者是残余应力的影响之下就会形成非常明显的开裂现象，一般情况下它经常会分布在硬度相对较高的焊缝区域或者是对热影响比较敏感的区域。

2.4 应力导向氢致开裂。在应力的作用和影响下，夹杂物和缺陷地方会因为氢的聚集而出现非常小的成排裂纹，而这些裂纹会沿着和裂纹垂直的方向延伸，一般情况下，其会发生在焊接接头热影响相对较为集中的地区比如接管的位置或者是几何形状突然发生了变化的位置或者是已经出现了裂纹抑或是腐蚀的部位。

3 影响因素

pH 值接近中性或偏碱性时钢中的氢溶解量最低，否则pH值较低或较高时氢溶解量都较高。环境中氨离子会增加硫化氢应力腐蚀敏感性，且增加作用随pH值的增加而加大。C0。在较低的pH值条件下增加硫化氢应力腐蚀敏感性，在较高的pH值中则相反。

介质中硫质量分数越高，发生硫化氢应力腐蚀开裂的敏感性越强。原油中的含硫化合物在催化裂化的反应条件下形成H：S，同时一些氮化物以HCN形式存在，HCN对湿硫化氢的腐蚀起促进作用。氰化物在碱性的H：S+H：O溶液中主要有两种作用：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口。钢中的S、Ni、H质量分数越多，钢的强度，特别是硬度越高，就越容易受硫化氢的应力腐蚀。

温度对腐蚀的影响因腐蚀类型不同而有差别，对硫化氢应力腐蚀的影响以20℃最敏感，升高或降低温度利于减弱硫化氢应力腐蚀。在应力因素方面，除薄膜应力外，主要是焊接残余应力、强行装配组焊引起的附加应力等。高浓度硫化氢及水分、高强度钢焊缝区的淬硬组织以及高的局部应力，易引发硫化氢应力腐蚀。

4 防腐措施

4.1 合理选材在硫化氢质量浓度大于50mg/L的腐蚀环境中，壳体材质宜选用抗拉强度不大于414MPa的碳钢或碳锰钢；在氢浓度质量大于50mg/L、氰化物质量浓度大于20mg/I。的腐蚀环境中，壳体材质宜选用碳钢或碳锰钢+0Crl3钢复合钢板，内件选用0Crl3钢。提高钢材纯度，降低钢中Mn、S、P的质量分数也是有效措施。

4.2 制造环节安装时应当注意：①控制焊缝硬度，使其不大于200HB。②避免焊缝合金成分偏高。③对设备进行焊后热处理，消除焊接残余应力。④制造过程中对焊缝进行超声波和射线探伤检查。⑤保证设备几何尺寸符合标准规定。⑥应避免强力组装。

4.3 检验环节对压力容器进行检验时，除仔细观察设备表面状况及结构外，还应进行测厚、锂氏硬度检测、内表面荧光磁粉或溶剂去除型渗透检测、X射线和超声波探伤等项目。在检验和检测中如发现缺陷，应根据缺陷形态、发生部位、数量，结合检测结果分析判断，必要时增加厚度、硬度检测和无损探伤的比例，也可通过金相检验或其它检测试验手段确认缺陷的性质，彻底查明设备质量情况，消除隐患，保证设备在安全的前提下投用。

4.4 使用环节应严格按工艺操作规程做好与防腐有关的指标测定、加碱和缓蚀剂等工作，加强对设备高危部位的日常腐蚀监控和防护力度。

结束语

石油化工设备在运行的过程中受环境的影响十分的明显，尤其是在湿硫化氢环境中，其腐蚀现象特别的明显，所以针对这样的情况，我们一定要对出现这种现象的原因和影响因素进行详细的分析，同时采取有效的措施，保证防护的效果和质量。

参考文献

[1]闫凤芹，夏智富.硫化氢应力腐蚀原理与防护措施[J].炼油与化工，2009（1）.

[2]王文明，彭存岭.机械设备湿硫化氢腐蚀机理研究[J].中国高新技术企业，2009（17）.endprint