石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护

徐万喜（辽河油田经济贸易置业总公司资产装备部， 辽宁 盘锦 124010）



石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护

徐万喜（辽河油田经济贸易置业总公司资产装备部， 辽宁 盘锦 124010）

摘要：本文针对在普遍情况下石油化工设备在湿硫化氢的环境下容易腐蚀的情况，讨论分析了湿硫化氢的的腐蚀机理和通常情况下影响腐蚀的几个因素，提出了降低源头介质中硫的质量分数来防止硫化氢腐蚀，除此之外还应对设备的设计、制造、检验以及日常设备运行环境提出要求，以便更好的保证石油化工设备正常安全的运行。

关键词：石油化工设备；湿硫化氢；运行；腐蚀；防护

1 腐蚀的危害

湿硫化氢容易导致石油化工设备出现腐蚀开裂等问题，造成设备的运行环境不安全，影响设备使用的寿命，导致设备在运行时可能会发生突发情况，对人和设备来说都是特别危险的，既影响生产效率，又增加维修的格外支出。

2 腐蚀的机理

大部分的石油化工设备材质都为钢材，大部分钢材中都或多或少的存在些氢气泡，而在日常运行的情况下随着运行压力的增大导致氢气泡开裂，随着时间的推移最终会导致这些裂纹相连接，形成氢致开裂，这种情况具有延展性，且开裂方向与钢材表面平行。这是开裂原因的一种。第二，如果石油化工设备长期处在湿硫化氢的环境下，由于石油化工设备在应力的作用下氢气会渗入到缝隙中的杂质中，这样就导致一排一排的有规律的裂痕，而这些裂痕在受热影响作用越大的部位，其开裂的纹度也会越大。第三，通常在湿硫化氢的环境下情况下，一些大小不一的氢气泡会出现在设备的浅表面，这是因为在湿硫化氢的环境中含硫化合物在对设备设施中的含钢材料进行腐蚀，在腐蚀的同时会释放出相应的氢原子，而这些氢原子非常容易的渗透、聚集到设备钢材中存在裂纹缺陷的部位。这些氢原子通过聚合反应形成氢分子，这些分子在表面不断的融合聚集形成极大的膨胀力，而这些膨胀力会对钢材的晶格界造成巨大的压力，久而久之，随着这样氢分子的累积，导致钢材的晶格界开裂，形成氢鼓包。第四，在设备的热影响区域和高硬度区域容易出现这种情况的腐蚀。在石油化工设备中钢碳材料与湿硫化氢经过化学腐蚀，会生成一定数量的氢原子，而在这些氢原子的渗透作用下，就会引起钢材发生“氢脆”，而这种现象是因为钢材内部晶格结构受到溶解破坏。而设备在“氢脆”的情况下，再加上受到外加应力或残余应力的作用下就很容易发生腐蚀开裂。

另外，在使用过程中也存在着会影响石油化工设备的因素，包含力学和化学损伤，例如磨损，晶间腐蚀，缝隙腐蚀，点蚀等局部腐蚀；设备组件各部分在处于不同温度的情况下会产生温差应力；碳，氢等气态化合物介质会扩散进入金属构件内部及存在的残余应力等，在应力和腐蚀环境的结合下便会很容易的发生腐蚀。

3 影响因素

氢溶解量与pH值密切相关，当pH值接近偏碱性或接近中性时钢中的氢溶解量是最低的，当pH值太高或太低氢溶解量都较高。环境中的氨离子对腐蚀的影响也较大，氨离子会增加硫化氢腐蚀应力的敏感性，而且敏感性还会随着pH值的增大而增大，二氧化碳在pH值较低的情况下使硫化氢的腐蚀敏感性增加，在较高pH的情况下会使硫化氢的腐蚀敏感性减弱。

敏感性还与介质中的硫质量分数有关，硫的质量分数越高，硫化氢腐蚀开裂的敏感性越强。原油中硫化物在催化裂化的条件下生成的物质中有一些氮化物以HCN的形式存在，HCN对湿硫化氢的腐蚀也会起到促进作用。

温度对腐蚀的影响会因腐蚀类型的不同也会有差别，硫化氢腐蚀在20℃的情况下最敏感，温度上升或下降都利于降低硫化氢的腐蚀作用强度。由焊接的残余应力，硬性拼装组合焊接引起的外加应力，在与高浓度的硫化氢以及高浓度的水分和高硬度钢焊接缝隙的淬硬组织的结合下，便很容易的发生硫化氢对石油化工设备的腐蚀。

4 防腐措施

（1）选材要合理。选材以硫化氢质量浓度为标准，在大于50mg/L的情况下，外壳体材质选材应是承载力大小合适的碳钢或是碳锰钢，上述的情况下，氰化物的质量浓度大于20mg/L的条件下，壳体材料最好选用碳钢或碳锰钢+oCr13钢复合钢板。另外提高钢材的纯度和质量，降低钢材中Mn、S、P的质量分数也能有效的防止石油化工设备的腐蚀

（2）在设备安装时，安装工人应通过检查确定各配件的几何尺寸与规定标准相一致；避免进行强力组装的方法进行设备安装；在焊接时应尽可能的减少焊缝结构中的合金成分，降低在以后设备运行中氢原子与这些杂物的聚合，减少氢气鼓包的形成；在焊接完成后要认真的进行相应的热处理，这样可以将设备之间的残余应力消除。

（3）使用过程中，操作人员一定要熟练掌握设备的操作方法，运行步骤，注意日常的养护工作，要定期做好设备腐蚀保养，并且加强日常的动态监控。定期对设备进行检测，主要是对压力容器进行检测，包括对设备结构检测、设备表面状况检测、内表面荧光磁粉检测、测厚、超声波探伤检测。

（4）检测人员在检测过程中一旦发现安全隐患或问题，应及时上报并在最短的时间内对设备缺陷部位进行修复，从而保证设备安全使用，把设备损坏降到最低，减少日常维护修复支出。

5 结语

对石油化工设备的防护应是一项长期的动态的工作，应定期的对设备进行检测保养，只有从安装、材料、使用、日常维护等各个方面做到位，才能更好的确保设备安全正常的运行。

参考文献：

［1］周奎舟，石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护分析［J］.世界华商经济年鉴·城乡建设，2013，（02）.

［2］张天鹏.压力容器检验［M］.北京中国特种设备检验协会，2006，187-203.