石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)

石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)安智遠(yuǎn)（山東省嵐橋石化有限公司，山東日照276800）0引言石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中普遍會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，一旦設(shè)備腐蝕程度過(guò)于嚴(yán)重，未及時(shí)對(duì)其修理或養(yǎng)護(hù)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備安全性降低,產(chǎn)生許多安全隱患。因此，要及時(shí)開展設(shè)備維護(hù)工作，采取有效措施強(qiáng)化設(shè)備安全性。1影響因素1.1溫度石油化工設(shè)備的鋼材料所蘊(yùn)含的磷元素、硫元素、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(duì)設(shè)備腐蝕產(chǎn)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(guān)系。根據(jù)案例數(shù)據(jù)可知，在10%的硫化氫水溶液中，當(dāng)溶液溫度從55t提升到84寸時(shí)，鋼鐵的腐蝕速度能迅速增長(zhǎng)約20%。但當(dāng)溶液溫度上升到84C以上時(shí)，鋼鐵的腐蝕性則會(huì)隨著溫度上升而降低。該實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)溫度高于842時(shí)，鋼鐵腐蝕性與溫度間會(huì)呈現(xiàn)反比關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)濕硫化氫溶液溫度維持在110?200C時(shí)，鋼鐵的腐蝕速度與程度最小，而當(dāng)硫化氫溶液溫度在20C時(shí)，鋼鐵腐蝕速度與程度最大，為此要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)調(diào)控溫度［1］。2pH值pH值接近中性或弱堿性時(shí)，鋼中氫的溶解量最低，當(dāng)pH值接近強(qiáng)堿性或強(qiáng)酸性時(shí)，鋼中氫的溶解量也會(huì)隨之增高，說(shuō)明pH值也能對(duì)鋼鐵的腐蝕程度產(chǎn)生影響?？諝夂械陌彪x子能促使硫化氫的應(yīng)力腐蝕逐漸敏感。若pH值較低或更加接近強(qiáng)酸性時(shí)，二氧化碳會(huì)增強(qiáng)硫化氫的應(yīng)力腐蝕能力，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的腐蝕力度。當(dāng)pH值較高或向強(qiáng)堿性靠攏時(shí)，二氧化碳就會(huì)起到反作用，降低硫化氫的應(yīng)力腐蝕能力［2］。1.3硫含量石油化工中產(chǎn)生的硫含量能直接影響設(shè)備腐蝕程度，硫含量越高對(duì)設(shè)備腐蝕就越嚴(yán)重。要注意石油化工生產(chǎn)過(guò)程中的硫化氫介質(zhì)，該介質(zhì)內(nèi)含各類腐蝕成分，能將硫化鐵保護(hù)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(shè)備被逐漸腐蝕，化工設(shè)備功能性逐漸降低。1.4暴露時(shí)間碳鋼和低合金鋼設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中，其腐蝕速度會(huì)呈現(xiàn)由快轉(zhuǎn)慢的趨勢(shì)，因隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，其腐蝕性會(huì)逐漸降低，腐蝕性的強(qiáng)弱與暴露時(shí)間成反比關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中暴露2000h后，其腐蝕性會(huì)逐漸呈現(xiàn)平衡。該類現(xiàn)象主要因暴露時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，硫化鐵腐蝕產(chǎn)物會(huì)堆積在設(shè)備表層，形成具有保護(hù)作用的產(chǎn)物膜覆蓋到設(shè)備上，為設(shè)備提供防腐蝕的保護(hù)。2腐蝕的原因1氫氣引起的鼓泡石油化工設(shè)備長(zhǎng)期處在濕硫化氫環(huán)境中，因化工設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間遭受腐蝕,所以在設(shè)備內(nèi)壁的淺表層會(huì)出現(xiàn)不同大小的氫鼓泡。該現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是因濕硫化氫環(huán)境中所蘊(yùn)含的含硫化合物，在對(duì)石油化工設(shè)備中的碳鋼材進(jìn)行腐蝕時(shí)，會(huì)在此時(shí)分解出氫原子，極易滲透、聚集到設(shè)備鋼材中存在的夾渣和裂紋等部位，通過(guò)聚合反應(yīng)形成氫分子，對(duì)化工設(shè)備產(chǎn)生惡劣影響。該分子通過(guò)不斷聚攏、融合，能在石油化工設(shè)備的碳鋼表面形成膨脹力，以增強(qiáng)對(duì)鋼材中的晶格界面的壓力，導(dǎo)致界面開裂形成氫鼓泡，降低化工設(shè)備安全性。2.2氫氣引起的開裂石油化工設(shè)備多以鋼材為主，而所有鋼材內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生氫氣泡。這就導(dǎo)致在環(huán)境壓力逐漸遞增時(shí)，該范圍內(nèi)的氫氣泡會(huì)出現(xiàn)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(duì)化工設(shè)備產(chǎn)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(huì)在設(shè)備的熱影響區(qū)域以及高硬度區(qū)域出現(xiàn)。石油化工設(shè)備中的碳鋼材料和濕硫化氫通過(guò)化學(xué)腐蝕作用，產(chǎn)生許多氫原子。在氫原子的滲透作用下，鋼材內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)遭到溶解與破壞，導(dǎo)致鋼材產(chǎn)生“氫脆”現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備實(shí)用性產(chǎn)生不良影響。當(dāng)石油化工設(shè)備在遭受外加應(yīng)力或余應(yīng)力的影響時(shí)，就會(huì)頻繁出現(xiàn)腐蝕開裂現(xiàn)象。應(yīng)力導(dǎo)向引起的氫開裂石油化工設(shè)備長(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的開裂現(xiàn)象，隨著腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響化工設(shè)備功能性與安全系。該現(xiàn)象主要是因石油化工設(shè)備在應(yīng)力作用下，含硫化物腐蝕析出的氫原子逐漸向鋼材內(nèi)部滲透，在夾渣和裂紋處聚集，借此形成與應(yīng)力方向相垂直的小裂縫，對(duì)化工設(shè)備造成影響。設(shè)備中熱影響作用越強(qiáng)的區(qū)域，其裂紋開裂的情況也就越嚴(yán)重。3腐蝕防護(hù)措施安裝過(guò)程中的防腐蝕措施石油化工設(shè)備在安裝時(shí)，要及時(shí)做好防腐蝕措施，有效減少濕硫化氫環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響。安裝員要利用檢測(cè)設(shè)備對(duì)石油化工設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)化檢查，以確保其幾何尺寸與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時(shí)要及時(shí)向上級(jí)報(bào)告，為探討應(yīng)急方案做好防腐蝕措施提供充足時(shí)間。安裝員在焊接時(shí)，要盡可能降低焊接縫結(jié)構(gòu)中的合金成分，避免對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響的因素產(chǎn)生。嚴(yán)禁采用強(qiáng)力組安裝法進(jìn)行設(shè)備安裝工作，要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)選擇安裝方法，以免對(duì)化工設(shè)備防腐蝕工作產(chǎn)生阻礙,盡可能地實(shí)現(xiàn)在安裝環(huán)節(jié)就對(duì)化工設(shè)備開展防腐蝕護(hù)理工作。要采用射線與超聲波對(duì)焊接縫進(jìn)行檢查或維修，以確保焊縫質(zhì)量不受外界因素影響，避免焊接縫質(zhì)量降低。安裝員要將焊接縫硬度維持在200HB內(nèi)，避免硬度不夠或過(guò)硬對(duì)后續(xù)工作產(chǎn)生惡劣影響。石油化工設(shè)備焊接工作完成后，要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行熱處理，將殘余應(yīng)力消除，避免應(yīng)力導(dǎo)向引起氫開裂，導(dǎo)致裂紋開裂情況越來(lái)越嚴(yán)重，降低化工設(shè)備安全性。選材過(guò)程中的防腐蝕措施科學(xué)選材能有效減少石油化工設(shè)備腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，選擇適宜的材料能為化工設(shè)備提供防腐蝕保障。為此，要提高對(duì)石油化工設(shè)備選材工作的重視，確保選材工作的科學(xué)性，根據(jù)實(shí)際情況選擇防腐蝕材料。首先，在濕硫化氫環(huán)境中，當(dāng)氟化物的質(zhì)量濃度大于20mg/L,且硫化氫濃度質(zhì)量大于50mg/L時(shí)，其內(nèi)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(fù)合鋼板，以確?；ぴO(shè)備安全性不受外界影響。其次，鋼硫化氫的濃度質(zhì)量高于50mg/L,且氟化物質(zhì)量濃度不穩(wěn)定，在此時(shí)選擇殼體鋼材時(shí)，要盡量選擇碳鎰鋼或碳鋼，并確保該材料抗拉強(qiáng)度能保持在141MPa,借此增強(qiáng)化工設(shè)備防腐蝕性,為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供相應(yīng)保障。最后，選材時(shí)要盡量降低設(shè)備鋼材中S、Mn、P等質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需盡可能提高材料的純度，確保材料純度符合相關(guān)要求，強(qiáng)化石油化工設(shè)備防腐蝕性，為開展強(qiáng)化設(shè)備防腐蝕工作提供物質(zhì)條件。使用過(guò)程中的防腐蝕措施操作者要主動(dòng)掌握設(shè)備使用方法，知曉設(shè)備使用步驟、養(yǎng)護(hù)工作以及注意事項(xiàng)，規(guī)范操作流程，嚴(yán)格按照操作要求使用設(shè)備，努力完成設(shè)備防腐工作，定期對(duì)石油化工設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以確保設(shè)備高危部位的防腐蝕性與實(shí)用性，以此增強(qiáng)化工設(shè)備安全性。要加強(qiáng)對(duì)日常工作的動(dòng)態(tài)監(jiān)控力度，保證化工設(shè)備功能性與使用狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用狀態(tài)異常時(shí)，需由專業(yè)人員采取有效措施對(duì)運(yùn)行的設(shè)備實(shí)施系統(tǒng)化檢查,及時(shí)排除安全隱患，為現(xiàn)場(chǎng)人員提供安全保障。此外，設(shè)備使用時(shí)要嚴(yán)格控制硫化氫的質(zhì)量濃度，原料為輕石腦油時(shí)，要對(duì)脫硫處理加以控制，避免脫硫控制不當(dāng)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。若選用零件強(qiáng)度較高，要及時(shí)降低硫化氫質(zhì)量含量。進(jìn)行脫硫時(shí)要對(duì)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(yán)重影響石油化工設(shè)備的功能性。4檢測(cè)過(guò)程中的防腐蝕措施檢測(cè)員要定期檢測(cè)石油化工設(shè)備，以掌握化工設(shè)備在使用時(shí)的安全性與防腐蝕效果，確保石油化工設(shè)備的功能性未受到外界影響。檢驗(yàn)工作主要是對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)，通常包括設(shè)備結(jié)構(gòu)檢測(cè)、表面狀況檢測(cè)、鋰氏硬度檢測(cè)、溶劑去除型滲透檢測(cè)、內(nèi)表面熒光磁粉檢測(cè)、測(cè)厚、X射線探傷檢測(cè)等。具體檢測(cè)工作環(huán)節(jié)要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)選擇,采取有效措施對(duì)所需檢測(cè)部位進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)員發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在安全隱患時(shí)，要及時(shí)對(duì)缺陷位置實(shí)施有效、科學(xué)的分析，根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀態(tài)開展修復(fù)和護(hù)理工作，以保證化工設(shè)備的實(shí)用性。此外，檢測(cè)員要依照缺陷種類、缺陷部位、缺陷數(shù)量等信息對(duì)缺陷部位進(jìn)行深入研究，并利用增加厚度檢測(cè)、硬度檢測(cè)和無(wú)損探傷技術(shù)等方法，對(duì)缺陷部位和腐蝕情況進(jìn)行判定，以此排除石油化工設(shè)備潛藏的安全隱患，強(qiáng)化石油化工設(shè)備安全性。4其他建議要對(duì)濕硫化氫環(huán)境中的其他腐蝕因素進(jìn)行系統(tǒng)處理，通過(guò)科學(xué)管控各類腐蝕因素，有效減少石油化工設(shè)備被腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。對(duì)于催化裂化加工而言，要及時(shí)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(xiàn)象產(chǎn)生，為化工設(shè)備正常使用提供前提條件。此外，要做好環(huán)境溫度調(diào)控，采取有效措施調(diào)控室內(nèi)溫度，降低鋼鐵腐蝕速度與程度，為石油化工設(shè)備的防腐蝕提供助益。要加強(qiáng)對(duì)濕硫化氫環(huán)境pH值調(diào)控，若環(huán)境呈現(xiàn)強(qiáng)酸性時(shí)，氫鼓包、氫致開裂等現(xiàn)象就會(huì)頻繁產(chǎn)生，為此要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)調(diào)控pH值，以減少對(duì)化工設(shè)備的侵蝕。要按照操作技術(shù)規(guī)范以及防腐蝕要求開展防腐蝕工作，以做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、物料添加、緩蝕劑添加等工作，對(duì)易腐蝕和易損壞部位強(qiáng)化管控，以增強(qiáng)化工設(shè)備防腐蝕性。要加強(qiáng)對(duì)人員的培訓(xùn)力度，使其能夠掌握先進(jìn)安裝技術(shù)和防腐蝕