石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护分析

王炎(珠海巨涛海洋石油服务有限公司深圳分公司, 广东 深圳 518000)

石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护分析

王炎(珠海巨涛海洋石油服务有限公司深圳分公司, 广东 深圳 518000)

开采石油过程中由于石油的含量较为复杂，化工设备材质多为钢材质，出现了腐蚀的情况，尤其在硫化氢环境中石油化工设备的事故情况严重。针对这样情况，国家非常重视，投入了大量的资金和人力，在硫化氢环境进行防腐蚀保护，保证石油化工设备的正常运行状态，降低设备的维修率，提高石油开采效率。本文就以中石油为例，针对石油化工的设备特点进行分析，解析在硫化氢环境中的腐蚀现象，并对应提出防护的措施。

石油化工设备;硫化氢环境;腐蚀;防护

石油产业的兴盛对于国家的经济发展有着十分重要的作用，随着我国经济的快速发展，对石油开采的需求量也在逐渐走高，然而现代石油开采工作却遇到了麻烦。在石油开采过程中，由于长时间处于硫化氢的环境，导致石油化工设备被腐蚀，从而增加了设备的维修率同时还影响了石油的开采进度。为了确保石油的开采量，国家相关部门对石油化工设备在硫化氢环境中的腐蚀问题进行了深入研究，并提出了相应的解决办法。

1 中石油公司石油化工设备腐蚀现象分析

随着石油开采量的增多，中石油的部分化工设备出现了非常严重的腐蚀现象，影响了开采石油的纯度。根据调查反映，在石油加工的多道程序中都出现了严重的腐蚀现象，大都是局部的腐蚀。一般石油化工的设备在正常的运行过程中，由于温度以及湿度存在差异，导致设备出现裂缝，裸露出金属介质，在石油开采运输过程中，可能会出现碳、氢、硫、氧等元素，这些元素进入到裂缝中和相应的金属就会产生化学变化，长期处在硫化氢的环境中，腐蚀和损坏的情况也将越来越严重。

2 腐蚀现象的机理分析

硫化氢的环境是产生腐蚀现象的主因，根据相应的探究发现，在硫化氢的作用下，产生石油化工设备腐蚀现象的原因有氢鼓包、氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂、应力导向氢开裂。下面对其进行逐一分析：

(1)内壁上产生的氢鼓包 石油中含有大量的硫元素，所以石油就是含硫化合物。在开采过程中，含硫化合物会析出一定数量的氢原子，在开采运输过程中，氢原子会在设备中自由的运动，并向裸露裂痕、夹缝的钢部位聚集运动，发生反应形成新的分子化合物。新的化合物在形成的过程中会产生膨胀力，这种力量的驱使导致设备的表层产生了较强压力，而且这种压力在不断上升到达一定的峰值后，就会在设备表层出现开裂以及破损的现象。也就是常说的氢鼓包现象，一般这一类现象常分布在设备的内壁上。

(2)和表面平行关系的氢致开裂现象 氢至开裂现象的发生是在氢鼓包的基础上发展而来的，在钢材中已经出现了氢鼓包，随着氢的压力持续升高，氢鼓包就会逐渐发展成贯穿缝，进而形成阶梯状的氢致开裂现象。一般这一类现象是发生和表面平行的方向上的，由此可以看出氢致开裂现象发生的条件有两个，分别是钢设备中的氢鼓包，以及氢的压力增高。另外如果在钢环境下有大量的硫化锰带状组织，也会提高氢致开裂的情况发生。

(3)焊缝区域以及热度敏感区域的硫化物应力腐蚀开裂 在硬度较高的焊缝区域以及热影响较敏感的区域，会出现由于应力作用下的硫化物腐蚀开裂现象。一般在硫化氢的环境中，氢原子会自动向钢结构进行靠拢，与此同时其还将会直接溶解在晶格当中，这也就导致了氢材料的脆性大大增高，由于残留的应力以及外加的应力作用下，就会在钢结构的表层产生非常明显的开裂现象。

(4)形状发生变化以及裂纹部位发生的应力导向氢开裂现象 经过研究发现在热力影响下焊接部位集中的地方例如几何形状突然发生变化的部位或者是已经发生裂纹的部位都经常会出现应力导向氢开裂的情况。由于应力的作用，导致在夹杂物以及裂痕处氢大量聚集，与相应的元素发生反应就会出现有规律的裂痕，延展的方向大都和之前的裂纹是垂直的关系。

3 石油化工设备在硫化氢环境中的防护措施

(1)根据硫化氢的浓度选择材料 硫化氢的浓度决定了进行化学反应的材料，钢材料会和硫化氢中的氢原子发生反应，那么就对钢进行真空处理，脱掉空气，提高钢材的纯度。在钢中含有硫、磷、锰元素，降低这几项元素，可以降低硫化氢的反应，从而减少腐蚀。

(2)降低焊接管的合金含量 根据分析可以看出，很多的腐蚀现象都是在设备的焊接夹缝处，那么针对这一情况，可以进行夹缝焊接减低合金含量的处理，在焊接后进行加热的处理，降低腐蚀现象发生。另外在设备的挑选上，需要按照相应的标准进行选择，必要时可以采用超声波以及射线对设备进行检测。

(3)注重设备的检测环节 在对设备进行检测时，需要注意设备的表面和内部结构是否完好。对已经发生腐蚀现象的部位，进行分析检测，明确发生腐蚀的原因，针对性的进行修复管理。

4 结语

为了确保石油的开采量，国家相关部门对石油化工设备在硫化氢环境中的腐蚀问题进行了深入研究，发现了氢鼓包、氢至开裂、硫化物应力腐蚀开裂、应力导向氢开裂的腐蚀机理，并提出根据硫化氢的浓度选择材料、降低焊接管的合金含量以及注重设备的检测环节的防腐蚀保护方式。

[1]朴国峰.石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护[J].化工管理,2016,24:181.

[2]马超.石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护[J].黑龙江科技信息,2015,25:100.

[3]姚艾.石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护[J].石油化工设备,2008,05:96-97.