石油化工設備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護

石油化工設備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護安智遠（山東省嵐橋石化有限公司，山東日照276800）0引言石油化工設備在濕硫化氫環(huán)境中普遍會出現腐蝕現象，一旦設備腐蝕程度過于嚴重，未及時對其修理或養(yǎng)護，就會導致設備安全性降低,產生許多安全隱患。因此，要及時開展設備維護工作，采取有效措施強化設備安全性。1影響因素1.1溫度石油化工設備的鋼材料所蘊含的磷元素、硫元素、氫元素的質量分數越高，證明其硬度也就越高，防腐蝕性能較低，極易被硫化氫所腐蝕。溫度變化能對設備腐蝕產生直接影響，鋼鐵在硫化氫水溶液中的腐蝕速度與溫度通常成正比關系。根據案例數據可知，在10%的硫化氫水溶液中，當溶液溫度從55t提升到84寸時，鋼鐵的腐蝕速度能迅速增長約20%。但當溶液溫度上升到84C以上時，鋼鐵的腐蝕性則會隨著溫度上升而降低。該實驗證明當溫度高于842時，鋼鐵腐蝕性與溫度間會呈現反比關系。通過實驗可知，當濕硫化氫溶液溫度維持在110?200C時，鋼鐵的腐蝕速度與程度最小，而當硫化氫溶液溫度在20C時，鋼鐵腐蝕速度與程度最大，為此要根據實際情況科學調控溫度［1］。2pH值pH值接近中性或弱堿性時，鋼中氫的溶解量最低，當pH值接近強堿性或強酸性時，鋼中氫的溶解量也會隨之增高，說明pH值也能對鋼鐵的腐蝕程度產生影響?？諝夂械陌彪x子能促使硫化氫的應力腐蝕逐漸敏感。若pH值較低或更加接近強酸性時，二氧化碳會增強硫化氫的應力腐蝕能力，加強對設備的腐蝕力度。當pH值較高或向強堿性靠攏時，二氧化碳就會起到反作用，降低硫化氫的應力腐蝕能力［2］。1.3硫含量石油化工中產生的硫含量能直接影響設備腐蝕程度，硫含量越高對設備腐蝕就越嚴重。要注意石油化工生產過程中的硫化氫介質，該介質內含各類腐蝕成分，能將硫化鐵保護膜溶解，將硫化氫腐蝕速度加快，讓金屬表面更容易被氫滲透，最終使得石油化工設備被逐漸腐蝕，化工設備功能性逐漸降低。1.4暴露時間碳鋼和低合金鋼設備在濕硫化氫環(huán)境中，其腐蝕速度會呈現由快轉慢的趨勢，因隨著暴露時間的延長，其腐蝕性會逐漸降低，腐蝕性的強弱與暴露時間成反比關系。通過實驗數據可知，設備在濕硫化氫環(huán)境中暴露2000h后，其腐蝕性會逐漸呈現平衡。該類現象主要因暴露時間逐漸延長，硫化鐵腐蝕產物會堆積在設備表層，形成具有保護作用的產物膜覆蓋到設備上，為設備提供防腐蝕的保護。2腐蝕的原因1氫氣引起的鼓泡石油化工設備長期處在濕硫化氫環(huán)境中，因化工設備長時間遭受腐蝕,所以在設備內壁的淺表層會出現不同大小的氫鼓泡。該現象的產生主要是因濕硫化氫環(huán)境中所蘊含的含硫化合物，在對石油化工設備中的碳鋼材進行腐蝕時，會在此時分解出氫原子，極易滲透、聚集到設備鋼材中存在的夾渣和裂紋等部位，通過聚合反應形成氫分子，對化工設備產生惡劣影響。該分子通過不斷聚攏、融合，能在石油化工設備的碳鋼表面形成膨脹力，以增強對鋼材中的晶格界面的壓力，導致界面開裂形成氫鼓泡，降低化工設備安全性。2.2氫氣引起的開裂石油化工設備多以鋼材為主，而所有鋼材內部都會產生氫氣泡。這就導致在環(huán)境壓力逐漸遞增時，該范圍內的氫氣泡會出現裂紋，并逐漸發(fā)展成彼此間相互連接的狀態(tài)，最終形成氫致開裂對化工設備產生影響。該狀態(tài)能呈梯形狀，其延伸方向則與鋼材表面平行方向保持一致。3硫化物引起的腐蝕硫化物引起的腐蝕通常會在設備的熱影響區(qū)域以及高硬度區(qū)域出現。石油化工設備中的碳鋼材料和濕硫化氫通過化學腐蝕作用，產生許多氫原子。在氫原子的滲透作用下，鋼材內部的晶格結構遭到溶解與破壞，導致鋼材產生“氫脆”現象，對設備實用性產生不良影響。當石油化工設備在遭受外加應力或余應力的影響時，就會頻繁出現腐蝕開裂現象。應力導向引起的氫開裂石油化工設備長期處在濕硫化氫環(huán)境中，其接管處、裂紋狀缺陷處、腐蝕開裂處和突變幾何狀等部位，均會出現有規(guī)律的開裂現象，隨著腐蝕時間延長，會嚴重影響化工設備功能性與安全系。該現象主要是因石油化工設備在應力作用下，含硫化物腐蝕析出的氫原子逐漸向鋼材內部滲透，在夾渣和裂紋處聚集，借此形成與應力方向相垂直的小裂縫，對化工設備造成影響。設備中熱影響作用越強的區(qū)域，其裂紋開裂的情況也就越嚴重。3腐蝕防護措施安裝過程中的防腐蝕措施石油化工設備在安裝時，要及時做好防腐蝕措施，有效減少濕硫化氫環(huán)境對設備的影響。安裝員要利用檢測設備對石油化工設備進行系統(tǒng)化檢查，以確保其幾何尺寸與規(guī)定標準相符，發(fā)現設備異常時要及時向上級報告，為探討應急方案做好防腐蝕措施提供充足時間。安裝員在焊接時，要盡可能降低焊接縫結構中的合金成分，避免對設備產生影響的因素產生。嚴禁采用強力組安裝法進行設備安裝工作，要根據實際情況科學選擇安裝方法，以免對化工設備防腐蝕工作產生阻礙,盡可能地實現在安裝環(huán)節(jié)就對化工設備開展防腐蝕護理工作。要采用射線與超聲波對焊接縫進行檢查或維修，以確保焊縫質量不受外界因素影響，避免焊接縫質量降低。安裝員要將焊接縫硬度維持在200HB內，避免硬度不夠或過硬對后續(xù)工作產生惡劣影響。石油化工設備焊接工作完成后，要及時對其進行熱處理，將殘余應力消除，避免應力導向引起氫開裂，導致裂紋開裂情況越來越嚴重，降低化工設備安全性。選材過程中的防腐蝕措施科學選材能有效減少石油化工設備腐蝕現象產生，選擇適宜的材料能為化工設備提供防腐蝕保障。為此，要提高對石油化工設備選材工作的重視，確保選材工作的科學性，根據實際情況選擇防腐蝕材料。首先，在濕硫化氫環(huán)境中，當氟化物的質量濃度大于20mg/L,且硫化氫濃度質量大于50mg/L時，其內件材料要盡量選擇0Crl3鋼材，殼體鋼材要選擇碳鎰鋼或碳鋼復合鋼板，以確保化工設備安全性不受外界影響。其次，鋼硫化氫的濃度質量高于50mg/L,且氟化物質量濃度不穩(wěn)定，在此時選擇殼體鋼材時，要盡量選擇碳鎰鋼或碳鋼，并確保該材料抗拉強度能保持在141MPa,借此增強化工設備防腐蝕性,為現場工作人員提供相應保障。最后，選材時要盡量降低設備鋼材中S、Mn、P等質量分數，需盡可能提高材料的純度，確保材料純度符合相關要求，強化石油化工設備防腐蝕性，為開展強化設備防腐蝕工作提供物質條件。使用過程中的防腐蝕措施操作者要主動掌握設備使用方法，知曉設備使用步驟、養(yǎng)護工作以及注意事項，規(guī)范操作流程，嚴格按照操作要求使用設備，努力完成設備防腐工作，定期對石油化工設備進行養(yǎng)護，以確保設備高危部位的防腐蝕性與實用性，以此增強化工設備安全性。要加強對日常工作的動態(tài)監(jiān)控力度，保證化工設備功能性與使用狀態(tài)，發(fā)現設備使用狀態(tài)異常時，需由專業(yè)人員采取有效措施對運行的設備實施系統(tǒng)化檢查,及時排除安全隱患，為現場人員提供安全保障。此外，設備使用時要嚴格控制硫化氫的質量濃度，原料為輕石腦油時，要對脫硫處理加以控制，避免脫硫控制不當產生嚴重后果。若選用零件強度較高，要及時降低硫化氫質量含量。進行脫硫時要對脫硫塔后部殘留的濕硫化氫以及二氧化碳的再腐蝕予以重視，避免腐蝕程度嚴重影響石油化工設備的功能性。4檢測過程中的防腐蝕措施檢測員要定期檢測石油化工設備，以掌握化工設備在使用時的安全性與防腐蝕效果，確保石油化工設備的功能性未受到外界影響。檢驗工作主要是對壓力容器進行檢驗，通常包括設備結構檢測、表面狀況檢測、鋰氏硬度檢測、溶劑去除型滲透檢測、內表面熒光磁粉檢測、測厚、X射線探傷檢測等。具體檢測工作環(huán)節(jié)要根據實際情況科學選擇,采取有效措施對所需檢測部位進行檢測。檢測員發(fā)現設備存在安全隱患時，要及時對缺陷位置實施有效、科學的分析，根據現實狀態(tài)開展修復和護理工作，以保證化工設備的實用性。此外，檢測員要依照缺陷種類、缺陷部位、缺陷數量等信息對缺陷部位進行深入研究，并利用增加厚度檢測、硬度檢測和無損探傷技術等方法，對缺陷部位和腐蝕情況進行判定，以此排除石油化工設備潛藏的安全隱患，強化石油化工設備安全性。4其他建議要對濕硫化氫環(huán)境中的其他腐蝕因素進行系統(tǒng)處理，通過科學管控各類腐蝕因素，有效減少石油化工設備被腐蝕現象的產生。對于催化裂化加工而言，要及時采取有效的工藝措施，并在工藝中增添各類試劑，充分改善濕硫化氫環(huán)境，避免氫鼓包、氫致開裂等現象產生，為化工設備正常使用提供前提條件。此外，要做好環(huán)境溫度調控，采取有效措施調控室內溫度，降低鋼鐵腐蝕速度與程度，為石油化工設備的防腐蝕提供助益。要加強對濕硫化氫環(huán)境pH值調控，若環(huán)境呈現強酸性時，氫鼓包、氫致開裂等現象就會頻繁產生，為此要根據實際情況科學調控pH值，以減少對化工設備的侵蝕。要按照操作技術規(guī)范以及防腐蝕要求開展防腐蝕工作，以做好數據監(jiān)測、物料添加、緩蝕劑添加等工作，對易腐蝕和易損壞部位強化管控，以增強化工設備防腐蝕性。要加強對人員的培訓力度，使其能夠掌握先進安裝技術和防腐蝕