常减压蒸馏装置减三线管道腐蚀原因分析

2018-11-02,

石油化工腐蚀与防护 2018年5期

(中国石油化工股份有限公司安庆分公司,安徽安庆 246001)

安庆石化炼油一部Ⅰ套4 Mt/a常减压蒸馏装置以加工鲁宁管输油为主，掺炼进口轻质原油。减三线管线和净洗油管线材质均为Cr5Mo，管线规格分别为φ325 mm×10 mm和φ159 mm×7 mm，减三线抽出口管线从减压塔至泵P114-1/2，然后至初底油减三线换热器E118-1/2/3/4全长150 m，净洗油线从泵P114-2出口至减压塔全长105 m。此两条管线从2006年1月材质由20号碳钢升级为Cr5Mo，使用至今已有12年4个月，P114-1/2叶轮材质为0Cr13。检修腐蚀调查发现减三线抽出泵的叶轮局部出现沟槽状腐蚀, 减三线管线和净洗油管线均出现明显的腐蚀,有必要对这些腐蚀进行深入分析研究。

1 腐蚀机理分析

减三线管线和净洗油线主要腐蚀为环烷酸腐蚀和高温硫腐蚀，两者同时存在。环烷酸腐蚀温度区间为240～425 ℃，尤其在270～280 ℃和350～400 ℃腐蚀更剧烈。高温硫腐蚀在温度超过240 ℃时就会产生。环烷酸和硫腐蚀机理如下：

金属表面生成的FeS不溶于油，覆盖在金属表面形成保护膜，在一定意义上能够阻止基底金属继续腐蚀。但是如果有环烷酸存在，情况则有很大的不同，因为环烷酸和硫化亚铁能发生反应生成环烷酸铁和硫化氢，破坏防护膜，通过介质的冲刷，流体带走腐蚀产物，使金属裸露出新的表面，同时带来腐蚀介质，于是腐蚀反应十分剧烈。

2 腐蚀原因分析

2.1 减三线管线温度

减三线管线和净洗油管线均称为减三线，前者是减三线抽出管线，后者是减三线返塔线，最高操作压力分别为1.3 MPa和1.09 MPa。截止到2016年9月，减三线抽出温度为320 ℃,从2016年9月至今，为了生产工艺上节能的需要，不需要对渣油进行深拔，所以减三线抽出口温度有所降低，在290 ℃左右。由于沿路管线有热损，温度会慢慢下降，之后的大部分管线正好就落在270～280 ℃环烷酸腐蚀最剧烈的温度。此次更换的净洗油线全长105 m，前20 m左右管线测厚数据最薄是5.0 mm，此后的管线最薄是2.6 mm；且减三线抽出泵P114-2的叶轮局部出现沟槽状腐蚀形态(见图1)，这可以说明是环烷酸腐蚀类型。

图1 减三线泵P114-2叶轮腐蚀形貌

2.2 减三线管线流速和湍流

环烷酸的腐蚀还跟介质的流速有关，随着流速的增加，腐蚀也会加剧。研究表明当流速低于4 m/s时，流速对于腐蚀的影响相当小；当流速增加到12 m/s时，气相部位就会形成冷凝液膜，气相腐蚀严重；随着流速的进一步增加，高速流体所产生的离心力阻止了冷凝液膜的形成，气相腐蚀基本不存在。减三线返塔流量为100 t/h，出装置流量为23 t/h,净洗油线流量为36 t/h,密度按0.73 g/cm3计算，据有关公式计算得出流速均不到1 m/s，流速对于腐蚀影响较小。这说明主要为液相部位腐蚀，腐蚀部位的形态一般为顺着流向出现沟槽状或者是凹凸状(见图2)，而且在流速较高的湍流区域(比如弯头，三通和泵叶轮)，环烷酸腐蚀更严重。例如在泵P114-2的出口管线有3个弯头外弯处腐蚀减薄严重，只有4 mm厚左右。环烷酸的腐蚀主要在液相中产生，气相中的腐蚀是由环烷酸冷凝引起的，所以在这里气相腐蚀不存在。此两条管线经检测发现，基本都是底部减薄严重(见图3)。

2.3 原油酸值变化

2个周期原油硫含量和酸值的变化情况见表1。原油中硫含量自2015年后明显升高。原油酸值大于0.5 mgKOH/g时就称为高酸原油，原油酸值越高，减三线环烷酸的腐蚀就越严重;在原油酸值小于0.5 mgKOH/g时，减三线环烷酸腐蚀仍然存在。

图2 减三线抽出线内部腐蚀形貌

图3 净洗油线底部液相腐蚀形貌

表1 原油中硫和酸值的变化

3 腐蚀防护措施

3.1 管线材质升级

目前管线材质为Cr5Mo，Cr5Mo钢对环烷酸有很好的抵抗力，能在较高流速下使用。但含Mo的奥氏体不锈钢是适宜的耐环烷酸腐蚀材料，在环烷酸腐蚀环境中，抗腐蚀能力从高到低的顺序是316>304>Cr-Mo。Mo元素的加入明显改善了材料的耐环烷酸腐蚀的性能，随着Mo含量的增加，不锈钢的环烷酸腐蚀速率和冲刷腐蚀速率明显减小，一般Mo质量分数不小于2.5%。在提硫改造计划中拟将减三线及净洗油线升级为316L，待2019年装置大修时施工。