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石油加工裝置中設備的硫腐蝕與防護
2.2 HCN+H2S+H2O型腐蝕環境
  原油中的含硫化合物在催化裂化的反應條件下形成H2S,同時一些氮化物也以一定的比例存在于裂解產物中,其中1%~2%的氮化物以HCN形式存在,從而在催化裂化裝置吸收解吸系統形成HCN+H2S+H2O腐蝕環境。該部位的溫度為40~50℃,壓力為1.6 MPa。HCN的存在對H2S+H2O的腐蝕起了促進作用。
  氰化物在堿性的H2S+H2O溶液中起兩種作用:①溶解硫化鐵保護膜,加速硫化氫的腐蝕,并產生有利于氫向鋼中滲透的金屬表面;②氰化物能除掉溶液中的緩蝕劑。
  在吸收解吸系統,隨著CN-濃度的增加,腐蝕性也提高。當催化裂化原料中氮的總含量大于0.1%時,就會引起設備的嚴重腐蝕。當CN-濃度大于500 mg/L時,明顯促進腐蝕作用。對這種腐蝕可采取以下工藝防腐蝕措施:①用水洗將氰化物脫除;②注入多硫化合物緩蝕劑,將氰化物消除。
  也可采用材料防腐蝕措施:筒體采用碳鋼(鎮靜鋼)+3mm 0Cr13Al鋼復合板或0Cr13鋼,也可采用鉻鉬鋼(12Cr2AlMoV),配用317焊條焊接,焊后750℃熱處理,焊縫及熱影響區的硬度應小于HB 200。填料可采用0Cr13鋼或滲鋁碳鋼。但在HCN+H2S+H2O環境下,選用不銹鋼焊條焊接碳鋼或鉻鉬鋼,極易發生硫化氫應力腐蝕開裂,應引起重視。
2.3 RNH2+CO2+H2S+H2O型腐蝕環境
  腐蝕部位在干氣及液化石油氣脫硫的再生塔底部系統及富液管道系統(溫度高于90℃,壓力約0.2 MPa)。
  在堿性介質下(pH值不小于8),腐蝕形態為由CO2及胺引起的應力腐蝕開裂和均勻減薄。均勻腐蝕主要是CO2引起的,應力腐蝕開裂是由胺、CO2和H2S以及設備所受的應力引起的。
  對操作溫度高于90℃的碳鋼設備及管道,進行焊后消除應力熱處理,防止堿性條件下由碳酸鹽引起的應力腐蝕開裂。
3 濕硫化氫的腐蝕與防護
  濕硫化氫腐蝕環境,即H2S+H2O型的腐蝕環境,是指水或含水物流在露點以下與H2S共存時,在壓力容器與管道中產生的腐蝕環境。濕硫化氫環境廣泛存在于煉油廠二次加工裝置的輕油部位,如流化催化裂化裝置的吸收穩定部分,產品精制裝置中的干氣及液化石油氣脫硫部分,酸性水汽提裝置的汽提塔,加氫裂化裝置和加氫脫硫裝置冷卻器、高壓分離器及其下游的設備。
3.1 腐蝕機理
  在H2S+H2O腐蝕環境中,碳鋼設備發生兩種腐蝕:均勻腐蝕和濕硫化氫應力腐蝕開裂。開裂的形式包括氫鼓泡、氫致開裂、硫化物應力腐蝕開裂和應力導向氫致開裂。
  氫鼓泡是由于含硫化合物腐蝕過程析出的氫原子向鋼中滲透,在鋼中的裂紋、夾雜、缺陷等處聚集并形成分子,從而形成很大的膨脹力。隨著氫分子數量的增加,對晶格界面的壓力不斷增高,最后導致界面開裂,形成氫鼓泡,其分布平行于鋼板表面。氫鼓泡的發生并不需要外加應力。
  氫致開裂是由于在鋼的內部發生氫鼓泡區域,當氫的壓力繼續增高時,小的鼓泡裂紋趨向于相互連接,形成階梯狀特征的氫致開裂。鋼中MnS夾雜的帶狀分布會增加氫致開裂的敏感性。氫致開裂的發生也無需外加應力。
  硫化物應力腐蝕開裂是濕硫化氫環境中產生的氫原子滲透到鋼的內部,溶解于晶格中,導致氫脆,在外加應力或殘余應力作用下形成開裂。它通常發生在焊道與熱影響區等高硬度區。
  應力導向氫致開裂是在應力引導下,在夾雜物與缺陷處因氫聚集而形成成排的小裂紋沿著垂直于應力的方向發展。它通常發生在焊接接頭的熱影響區及高應力集中區,如接管處、幾何突變處、裂紋狀缺陷處或應力腐蝕開裂處等。
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