气相防腐剂在停备用炼油装置防腐蚀中的应用

李明成,高永卫,张晓燕,李 康,王 斌,贾文孝

(1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化厂，新疆 喀什 844804;2.兰州金陇鑫化工科技有限公司，甘肃 兰州 730070)



气相防腐剂在停备用炼油装置防腐蚀中的应用

李明成1,高永卫1,张晓燕1,李 康2,王 斌2,贾文孝2

(1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化厂，新疆 喀什 844804;2.兰州金陇鑫化工科技有限公司，甘肃 兰州 730070)

分析了停备用设备腐蚀的主要原因,介绍了中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化厂500 kt炼油成套设备的腐蚀情况、防腐蚀材料的选择及填装，停备用设备气相防腐剂的防腐蚀机理、用途及特点。并结合该厂2015年使用停备用设备气相防腐剂的实际使用情况，验证了停备用设备气相防腐剂在炼油成套设备停备用期间有良好的防腐蚀效果。

停备用设备 炼油设备 气相防腐剂

1 基本情况

由于生产计划的调整，中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司塔西南石化厂(塔西南石化厂)500 kt炼油成套设备于2014年年底正式停工进入设备备用期。2015年9月开始陆续打开了需做防腐蚀的所有设备，经过实地勘察和拍照取证发现所有设备基本上都有腐蚀情况发生，较为严重的为部分罐及塔。存放腐蚀介质的罐整体腐蚀都非常严重，内表层全部覆盖满锈迹，有些地方铁锈层能达到2 mm左右。塔的底部腐蚀不是很厉害，中部开始腐蚀锈迹慢慢变多，越往塔上部腐蚀越严重,铁锈层也越厚，最厚处锈层也能达到2 mm左右。没有抗大气腐蚀能力的设备在闲置期间腐蚀比运行期间严重得多[1],如不采取保护措施,会发生大规模地腐蚀或穿孔,造成设备重新启用困难甚至过早报废造成极大的经济损失。

1.2 腐蚀原因

大气腐蚀主要是氧去极化过程,没有氧气,金属的大气腐蚀不会发生。然而,在有氧的情况下,金属表面与含有腐蚀性的电解质溶液发生电化学作用而产生破坏[2]。

由于金属表面水膜很薄,空气中的氧容易到达金属表面,因而阴极过程很容易进行。在潮湿的大气介质中,金属表面常处于干湿交替的状态,此时,金属表面的锈层能够加速腐蚀，当湿度进一步加大时,锈层可以与溶解氧一起作为阴极去极化剂。

为减缓金属腐蚀,人们采用许多方法来防护金属,其中添加停备用设备气相防腐剂就是一个既经济又实用的方法,已成为一种重要的防腐蚀手段。

1.3 防腐蚀材料的选择及填装

为减缓该厂已停工的500 kt炼油成套设备的腐蚀，采用许多方法来减缓设备腐蚀，经过技术比较和产品筛选决定采用兰州某化工科技有限公司生产的停备用设备气相防腐剂，进行停用期间设备防腐保护。2015年9月陆续开始填装作业，填装作业前该厂设备管理和维护部门汇同兰州该化工科技有限公司技术人员制定了严格的填装方案，并在填装作业期间由该公司提供了驻场填装技术指导。由于设备较多填装过程较长,2015年10月20日填装完毕进入防腐期。

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2 停备用设备气相防腐剂

2.1 防腐蚀机理

停备用设备气相防腐剂是将设备腐蚀原理、气相缓蚀技术[3]和防腐保护工艺相结合而研制成功的一款新产品，该产品在工业锅炉[4]、塔、釜、槽、罐、管网、换热器[5]及压力容器等设备[6],停备用期间能起到有效防护作用。停备用设备气相防腐剂由易挥发的缓蚀性物质和螯合除锈剂及各种添加剂组成，在常温常压下能自动挥发出具有缓蚀性、螯合性和碱性的气体。

(1)防腐剂中挥发出的缓蚀性气体，其中主要是带有含氮基团的化合物，在被保护金属设备的表面利用化学吸附作用形成致密的保护膜，起到隔绝空气、水蒸气等腐蚀性介质与金属基体接触的作用，从而达到有效保护设备，防止或减缓腐蚀的目的。

(2)防腐剂中挥发出的气体具有较强的渗透性，可以渗透到垢层下面，与设备表面的金属离子发生螯合作用，有效防止了垢下腐蚀。同时，通过渗透和螯合作用能剥离除去部分原有锈层，可以减小锈斑面积和减少锈层厚度。

(3)防腐剂中挥发出的弱碱性气体，能在设备内部形成碱性环境，阻断设备内表面的电化学腐蚀，进而达到防腐蚀效果[7]。

2.2 特 点

停备用设备气相防腐剂主要用于化工、炼油等行业成套装置停备用期间防腐蚀和各种类型锅炉及热力管网等停备用期间防腐蚀,有如下特点:

(1)在常温下能自动挥发具有较高的蒸汽压的缓蚀性、螯合性和碱性的气体。挥发出来的气体对金属表面都能起缓蚀及除锈的作用，从而达到防腐蚀的目的。

(2)易溶于水，水溶液也具有缓蚀效果。防腐期结束后残留物易于清除。

(3)可解决传统干燥、充氮法防腐蚀时间短、效果差及充油法缺乏安全性、经济性等缺点，具有经济、安全、方便、省时、省力和高效等特点。

3 防腐蚀效果

该次采用停备用设备气相防腐剂进行防腐蚀，预计防腐期限为1 a。由于计划调整所有防腐保护的装置需要提前开工，2016年4月5日陆续开始打开设备人孔对防腐效果进行检验。并根据塔西南石化厂500 kt炼油备用设备气相防腐剂填装方案中的防腐保护效果检查评价条款进行总结。

实际检测结果如下：

(1)目测比较

打开所有设备人孔目测设备内部表面没有明显变化。

(2)拍照比较

经过拍照对比，设备内部表面防腐期内没有明显腐蚀。并发现，一些没有添加防腐剂以前生成的锈层在防腐剂的作用下有大面积掉落现象。

(3)挂片外表

取出悬挂在设备内部的腐蚀试片，目测挂片表面没有明显变化。设备进行防腐作业的同时进行了设备外部的模拟监测试验，监测结果显示，添加防腐剂的腐蚀挂片表面没有明显腐蚀，未添加防腐剂的腐蚀挂片表面已经发现了大片锈迹。

(4)腐蚀速率

取出悬挂在设备内部的腐蚀试片经检验计算得出试片的腐蚀速率，常压蒸馏装置的C-1002常压塔试片腐蚀速率为0.000 5 mm/a，硫磺回收装置的C-6302吸收塔试片腐蚀速率为0.008 7 mm/a，平均腐蚀速率为0.002 6 mm/a。所有腐蚀试片的腐蚀速率都没有超过0.01 mm/a的控制指标。

模拟监测试验的试片经检验计算为:

①模拟水和汽，投加气相防腐剂，由于室内温度高,气相防腐剂挥发过快致使试验瓶内蒸气压过高顶开瓶盖，气相防腐剂挥发殆尽试验瓶内大量空气进入，最后测得试片的腐蚀速率为0.008 4 mm/a。

②模拟水和汽，投加足量气相防腐剂测得试片的腐蚀速率为0.006 2 mm/a。

③对比试验模拟水和汽，未加气相防腐剂测得试片的腐蚀速率为0.012 7 mm/a。模拟监测试验结果显示只要添加了气相防腐剂腐蚀速率都会达到技术要求的0.01 mm/a。

4 结 语

气相防腐剂在半年的防腐期内有效地阻止了500 kt炼油成套设备的进一步腐蚀，所有腐蚀试片的腐蚀速率都比较低，平均腐蚀速率为0.002 6 mm/a，是目标要求最高腐蚀速率的26%，并对未加防腐剂以前生成的锈层起到了一定的剥离和去除的作用，防腐效果良好。

[1] 张大全.大气腐蚀和气相缓蚀剂应用技术[J].上海电力学院学报, 2006,22(3):273-274.

[2] 高国.β-胺基醇气相缓蚀剂的合成及其缓蚀机理研究[D].大连：大连理工大学,2007:4-5.

[3] 何新快，陈白珍，张钦发.气相缓蚀剂的研究现状与展望[J].中国腐蚀与防护学报,2004,24(4):245-247.

[4] 刘振法，王育琳.气相缓蚀剂用于锅炉保养的研究[J].河北省科学院学报,1996(2):33-34.

[5] 张大全，高立新，周定国.气相防锈技术及其在热力设备停用保护中的应用[J].腐蚀与防护,2001,22(1):20-24.

[6] 魏刚,杨民,熊蓉春.气相缓蚀剂用于钢制设备保护的研究[J].腐蚀科学与防护技术，2000,12(5):269-272.

[7] 王斌,李康.停备用设备气相防腐剂在炼化装置防腐中的应用[J].石油化工腐蚀与防护，2014,31(5):53-55.

(编辑 王菁辉)

Application of Vapor Phase Inhibitor in the Anticorrosion of Off-stream and Spare Refining Equipments

LiMingcheng1,GaoYongwei1,ZhangXiaoyan1,LiKang2,WangBin2,JiaWenxiao2

(1.TarimOilfieldCompanySouth-westernTarimPetrochemicalPlantofCNPC,Kashgar, 844804,China;2.LanzhouJinlongxinChemicalCo.,Ltd.,Lanzhou730070,China)

The main causes for corrosion in the off-stream and spare equipments were analyzed, and some aspects of the 500 kt/a oil refining equipment were introduced, including corrosion situation, the method of choosing and filling anti-corrosion materials, anticorrosion mechanism, application and features of vapor phase inhibitor. The vapor phase inhibitor has a good corrosion resistance during the shutdown of the complete set of equipment, which is proved by the actual use and results in 2015.

off-stream and spare equipments, refining equipment, vapor phase inhibitor

2017-01-19；修改稿收到日期：2017-03-10。

李明成，工程师，现在该石化厂装备科从事炼油设备管理工作。E-mail：1649309625@qq.com