石化企业压力容器常见腐蚀及对策

袁哲

摘要：石化压力容器的腐蚀对安全运行产生极大的威胁，掌握压力容器在生产运行中的腐蚀情况，对发现问题并及时采取措施，防止腐蚀扩大，对延长设备使用寿命、降低生产成本，确保安全运行有着积极的作用。本文主要分析了石化压力容器的常见腐蚀类型，并进一步提出了防腐措施。

关键词：防腐；腐蚀；压力容器；石化

在石化行业中，无机盐、硫化物、氮化物、有机酸、氧、二氧化碳和水分等，虽然含量很少，但是他们对压力容器及压力管道腐蚀作用却是巨大的。这是因为他们在加工的过程中直接引起腐蚀或间接地转化为腐蚀介质，从而导致压力容器及压力管道的腐蚀。

1.HCl-H2S-H2O型腐蚀

1.1腐蚀机理

HCl-H2S-H2O型腐蚀经常发生在常减压蒸馏装置，腐蚀一般都比较严重，主要是因为原油含盐引起的。原油中的氯化镁和氯化钙在一定温度下水解生成腐蚀性介质HCl，原油中的硫化物分解出H2S，由于二者的沸点都比较低，在分馏塔塔顶聚集后和蒸汽冷凝水结合就会形成强酸型腐蚀介质，主要腐蚀塔顶、塔盘及冷凝冷却系统等气液相变处

该型腐蚀作用于碳钢表现为均匀腐蚀，0Cr13表现为点腐蚀，奥氏体不锈钢表现为氯化物应力腐蚀开裂。H2S与钢反应生成FeS，具有保护膜的作用，然而氯离子破坏保护膜，这种反复的腐蚀过程大大加速了腐蚀速率。腐蚀反应式如下：

Fe+ 2HCl →FeCl2+ H2

FeCl2 + H2S→ FeS↓ + HCl

Fe +H2S→FeS + H2

FeS + 2HCl→FeCl2+ H2S

在H2S作用下，钢的腐蚀速率取决于FeS保护膜的厚度，腐蚀破坏的主要元凶是HCl。

1.2防护方法

①原油深度脱盐：脱盐从根本上减少氯离子的存在，大大降低腐蚀的形成。②原油加注碱液：加注碱液是为了让剩余少量的MgCl2和CaCl2变为不易水解的NaCl，进一步减少HCl的产生。

2.H2S-HCN-H20型腐蚀

2.1腐蚀机理

H2S-HCN-H20型腐蚀经常发生在催化裂化装置，硫化物在催化裂化条件下分解出H2S和一定比例的氮化物在合适的温度及湿度的条件下形成了腐蚀环境。CN-可以使保护膜溶解生成络合离子加速反应的进行，从而有利于氢向钢表面渗透，大大提高了氢脆、氢鼓包的产生。CN-浓度越大，腐蚀就越严重。

2.2防护方法

①注入硫化物有机缓蚀剂将氰化物隔离。②采用水洗的办法将氰化物脱除。

3.RNH2-CO2-H2S-H20型腐蚀

3.1腐蚀机理

RNH2-CO2-H2S-H20型腐蚀经常发生在干气及液化石油气脱硫的再生塔底部及富液管线系统。在碱性条件下，其腐蚀形态是由二氧化碳和胺引起的应力腐蚀开裂和均匀减薄。严重的腐蚀发生在有水参与下的高温部位（90℃以上）。特别是二氧化碳浓度在30%左右时，腐蚀速率极快。

二氧化碳腐蚀反应为：

Fe + 2CO2 + H2O → Fe（HCO3） 2 + H2

Fe（HCO3） 2 → FeCO3 + CO2 + H2O

盡管RNH2是强碱性的，在有游离水存在的条件下会出现局部的二氧化碳生成碳酸也是可以直接腐蚀设备。

3.2防护方法

①添加缓蚀剂，延缓腐蚀形成。②从胺液中去除污染物。③采用耐腐蚀材料，实验证明采用304、316等不锈钢材料可以有效减少腐蚀。

4.环烷酸的高温腐蚀

4.1腐蚀机理

环烷酸主要集中在柴油或轻润滑油馏分中，腐蚀主要发生在温度为220℃到400℃的部位。环烷酸的腐蚀形式外观上具有明显的特征，腐蚀的表面一般光滑无垢，流速低的时候仅仅留下尖锐的孔洞，流速高的时候会产生顺着流向的沟槽。

4.2防护方法

改进使用材料，纯铝和铝合金对环烷酸具有良好的抗腐蚀作用，但是焊接性能稍差，推荐使用扩散渗铝钢经济实用可以有效防止高温环烷酸腐蚀。

5.连多硫酸腐蚀

5.1腐蚀机理

在石化行业中，介质中都或多或少含有H2S和活性硫，他们的化学性质活泼，在高温无水的情况下，可直接与设备表面的金属铁发生化学反应而生成FeS，反应过程如下：

H2S+Fe→FeS+H2S+Fe→FeS

这些FeS在设备表面形成一层致密的膜，从某种意义上来说，对设备可起到一定的保护作用，阻止了其他物料对设备表面的进一步腐蚀。但是，当装置停车、降温并打开设备后，空气中含有大量O2和水分与设备表面的FeS发生反应，便可生成多量的连多硫酸（H2SxO6， x=3，4，5…），反应如下：

FeS+O2+2H2O→Fe2O3+H2SxO6

在连多硫酸和拉伸应力的作用下，就很有可能发生连多硫酸应力腐蚀开裂。通常是高温、高压含氢环境下反应塔器及其衬里和内构件、储罐、换热器、压力管道、特别是加氢脱硫催化重整等系统中用奥氏体钢制的设备上容易发生该腐蚀。

5.2防护方法

①加盲板：设备停止运行后，立即采取措施充氮使之与空气隔绝，防止氧气的进入，使铁的硫化物不能形成连多硫酸。②渗铝钢：渗铝钢是通过某种工艺将金属铝渗入到金属表面并与铁形成Fe-Al合金，形成致密的硫化膜阻止了腐蚀的进一步发展，且这层硫化膜在有氧和水的条件下也不会发生连多硫酸。③采用酸洗：根据连多硫酸应力腐蚀发生的机理，可用碱来中和设备表面已产生的连多硫酸或抑制连多硫酸的产生。

6.酸露点腐蚀

6.1腐蚀机理

加热炉中含硫燃料油在燃烧过程中可以生成高温烟气，其中含有SO2和SO3，在加热炉的低温部位，SO3与空气中的水分共同在露点部位冷凝，生成硫酸，这就产生硫酸露点腐蚀，严重腐蚀设备。

6.2防护方法

①使用低硫燃料，降低烟气露点。②选用耐硫酸露点腐蚀材料，如管式空气预热器的低温区可采用硼硅玻璃管。

7.结语

腐蚀引起的跑冒滴漏，造成环境严重污染的同时也给炼油厂的设备造成严重损害，引起材料的大量损耗和浪费。腐蚀控制是最有效的节约措施，腐蚀机理也是多样化的，因而在生产实际中的腐蚀问题要具体问题具体分析，认真、科学地研究腐蚀机理，选择合理的防腐措施。

参考文献：

[1]林玉珍，杨德钧编著.腐蚀和腐蚀控制原理.北京：中国石化出版社，2010

[2]胡安定主编.炼油化工设备腐蚀与防护案例（第二版）.北京：中国石化出版社，2014

[3]柯伟主编.中国腐蚀调查报告.北京：化学工业出版社，2003

[4]中国腐蚀与防护学会金属腐蚀手册编委会编.金属腐蚀手册.上海：上海科学技术出版社，1987