楊艷榮

摘 要：石油化工設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)受到很多因素的影響，其在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)經(jīng)常處在濕硫化氫環(huán)境當(dāng)中，而硫化氫又是一種腐蝕性非常強(qiáng)的氣體，所以石油化工設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中如果不采取一些有效的措施就可能會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，為了保證其良好的運(yùn)行狀態(tài)，必須要采取有效的措施做好防腐和保護(hù)工作。本文主要分析了石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：石油化工設(shè)備；濕硫化氫；腐蝕；防護(hù)

在對(duì)某石化公司的壓力容器進(jìn)行全面檢查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)液態(tài)的烴沉降罐的罐體的內(nèi)壁存在著很多鼓包位置，其中，某些設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)了一些異常情況，而如果不采取有效的措施，這些質(zhì)量上的缺陷就有可能進(jìn)一步惡化，此外，這些缺陷的種類也有著非常強(qiáng)的相似性，所以我們?cè)趯?shí)際的工作中對(duì)其進(jìn)行全面的分析，并采取有效的措施對(duì)其予以改進(jìn)也有著十分積極的作用。

1 腐蝕和損壞的原因分析

該公司原來(lái)所采用的原油當(dāng)中含硫量相對(duì)比較高，經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了問(wèn)題的設(shè)備介質(zhì)當(dāng)中存在著不同數(shù)量的硫元素，雖然原油已經(jīng)經(jīng)過(guò)了脫硫處理，但是原油的穩(wěn)定性還是比較差，濕硫化氫環(huán)境在煉油廠加工過(guò)程中的第一道工序和二次加工裝置等部分都是十分常見的，而在經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的分析之后發(fā)現(xiàn)設(shè)備介質(zhì)當(dāng)中存在著大量的硫化氫成分是造成這些問(wèn)題的始作俑者，也正是因?yàn)檫@一因素，才使得壓力容器在使用的過(guò)程中出現(xiàn)了腐蝕和損壞的問(wèn)題。

此外，在設(shè)備使用的過(guò)程中，一些其他的影響因素也會(huì)使得局部產(chǎn)生較高的應(yīng)力，這樣一來(lái)也就會(huì)造成比較嚴(yán)重的力學(xué)或者是化學(xué)損傷，在這一過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生磨損或者是電視等情況，這些腐蝕類型大體上來(lái)劃分都屬于是局部腐蝕，如果構(gòu)件在運(yùn)行的過(guò)程中處在不同的溫度和濕度條件下就會(huì)因?yàn)闇夭疃霈F(xiàn)一些裂縫，在這一過(guò)程中，碳、氫、氧、氮等多種元素一旦進(jìn)入到金屬構(gòu)件當(dāng)中之后硫化就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。如果應(yīng)力和腐蝕環(huán)境產(chǎn)生雙重作用的時(shí)候，設(shè)備就非常容易出現(xiàn)腐蝕或者是完全損壞的情況，必須要對(duì)此予以高度的重視。

2 腐蝕機(jī)理

在濕硫化氫的腐蝕條件下，碳鋼設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中都比較容易出現(xiàn)均勻腐蝕或者是受到了應(yīng)力的影響而出現(xiàn)腐蝕開裂的情況，具體而言，其開裂的具體形式主要包含以下幾種：

2.1 氫鼓包。含硫化合物在產(chǎn)生腐蝕作用的過(guò)程中會(huì)析出一定數(shù)量的氫原子，而氫原子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)向鋼中運(yùn)動(dòng)，其會(huì)在裂縫、夾渣和缺陷等部位形成聚集作用，同時(shí)形成新的分子，這樣一來(lái)結(jié)構(gòu)自身就會(huì)形成一股巨大的膨脹力，從而使得晶格界面的壓力也在不斷的上升，而上升到一定的程度之后就會(huì)使得界面出現(xiàn)開裂或者是破損的現(xiàn)象，這樣一來(lái)就形成了氫鼓泡，這些氫鼓泡主要分布于設(shè)備的內(nèi)壁上。

2.2 氫致開裂。如果鋼材的內(nèi)部本來(lái)就發(fā)生了氫鼓泡問(wèn)題，而氫的壓力還在不斷升高的情況下，小的鼓泡裂紋就會(huì)逐漸發(fā)展成貫穿縫，其在連接的過(guò)程中會(huì)形成階梯形式的氫致開裂，其主要分布于和表面保持平行關(guān)系的方向上，鋼種的硫化錳會(huì)在這一過(guò)程中出現(xiàn)一部分的帶狀組織，這些組織會(huì)使得氫致開裂的可能性大大提高。

2.3 硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。在濕硫化氫環(huán)境當(dāng)中所析出的氫原子會(huì)直接運(yùn)動(dòng)到鋼的內(nèi)部，同時(shí)它會(huì)直接溶解在晶格當(dāng)中，所以也就使得氫材料的脆性大大提升，在外加應(yīng)力或者是殘余應(yīng)力的影響之下就會(huì)形成非常明顯的開裂現(xiàn)象，一般情況下它經(jīng)常會(huì)分布在硬度相對(duì)較高的焊縫區(qū)域或者是對(duì)熱影響比較敏感的區(qū)域。

2.4 應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂。在應(yīng)力的作用和影響下，夾雜物和缺陷地方會(huì)因?yàn)闅涞木奂霈F(xiàn)非常小的成排裂紋，而這些裂紋會(huì)沿著和裂紋垂直的方向延伸，一般情況下，其會(huì)發(fā)生在焊接接頭熱影響相對(duì)較為集中的地區(qū)比如接管的位置或者是幾何形狀突然發(fā)生了變化的位置或者是已經(jīng)出現(xiàn)了裂紋抑或是腐蝕的部位。

3 影響因素

pH 值接近中性或偏堿性時(shí)鋼中的氫溶解量最低，否則pH值較低或較高時(shí)氫溶解量都較高。環(huán)境中氨離子會(huì)增加硫化氫應(yīng)力腐蝕敏感性，且增加作用隨pH值的增加而加大。C0。在較低的pH值條件下增加硫化氫應(yīng)力腐蝕敏感性，在較高的pH值中則相反。

介質(zhì)中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性越強(qiáng)。原油中的含硫化合物在催化裂化的反應(yīng)條件下形成H：S，同時(shí)一些氮化物以HCN形式存在，HCN對(duì)濕硫化氫的腐蝕起促進(jìn)作用。氰化物在堿性的H：S+H：O溶液中主要有兩種作用：①溶解硫化鐵保護(hù)膜，加速硫化氫的腐蝕并產(chǎn)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口。鋼中的S、Ni、H質(zhì)量分?jǐn)?shù)越多，鋼的強(qiáng)度，特別是硬度越高，就越容易受硫化氫的應(yīng)力腐蝕。

溫度對(duì)腐蝕的影響因腐蝕類型不同而有差別，對(duì)硫化氫應(yīng)力腐蝕的影響以20℃最敏感，升高或降低溫度利于減弱硫化氫應(yīng)力腐蝕。在應(yīng)力因素方面，除薄膜應(yīng)力外，主要是焊接殘余應(yīng)力、強(qiáng)行裝配組焊引起的附加應(yīng)力等。高濃度硫化氫及水分、高強(qiáng)度鋼焊縫區(qū)的淬硬組織以及高的局部應(yīng)力，易引發(fā)硫化氫應(yīng)力腐蝕。

4 防腐措施

4.1 合理選材在硫化氫質(zhì)量濃度大于50mg/L的腐蝕環(huán)境中，殼體材質(zhì)宜選用抗拉強(qiáng)度不大于414MPa的碳鋼或碳錳鋼；在氫濃度質(zhì)量大于50mg/L、氰化物質(zhì)量濃度大于20mg/I。的腐蝕環(huán)境中，殼體材質(zhì)宜選用碳鋼或碳錳鋼+0Crl3鋼復(fù)合鋼板，內(nèi)件選用0Crl3鋼。提高鋼材純度，降低鋼中Mn、S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是有效措施。

4.2 制造環(huán)節(jié)安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)注意：①控制焊縫硬度，使其不大于200HB。②避免焊縫合金成分偏高。③對(duì)設(shè)備進(jìn)行焊后熱處理，消除焊接殘余應(yīng)力。④制造過(guò)程中對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波和射線探傷檢查。⑤保證設(shè)備幾何尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。⑥應(yīng)避免強(qiáng)力組裝。

4.3 檢驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，除仔細(xì)觀察設(shè)備表面狀況及結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)進(jìn)行測(cè)厚、鋰氏硬度檢測(cè)、內(nèi)表面熒光磁粉或溶劑去除型滲透檢測(cè)、X射線和超聲波探傷等項(xiàng)目。在檢驗(yàn)和檢測(cè)中如發(fā)現(xiàn)缺陷，應(yīng)根據(jù)缺陷形態(tài)、發(fā)生部位、數(shù)量，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果分析判斷，必要時(shí)增加厚度、硬度檢測(cè)和無(wú)損探傷的比例，也可通過(guò)金相檢驗(yàn)或其它檢測(cè)試驗(yàn)手段確認(rèn)缺陷的性質(zhì)，徹底查明設(shè)備質(zhì)量情況，消除隱患，保證設(shè)備在安全的前提下投用。

4.4 使用環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格按工藝操作規(guī)程做好與防腐有關(guān)的指標(biāo)測(cè)定、加堿和緩蝕劑等工作，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備高危部位的日常腐蝕監(jiān)控和防護(hù)力度。

結(jié)束語(yǔ)

石油化工設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中受環(huán)境的影響十分的明顯，尤其是在濕硫化氫環(huán)境中，其腐蝕現(xiàn)象特別的明顯，所以針對(duì)這樣的情況，我們一定要對(duì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因和影響因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，同時(shí)采取有效的措施，保證防護(hù)的效果和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]閆鳳芹，夏智富.硫化氫應(yīng)力腐蝕原理與防護(hù)措施[J].煉油與化工，2009（1）.

[2]王文明，彭存嶺.機(jī)械設(shè)備濕硫化氫腐蝕機(jī)理研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009（17）.endprint