常减压蒸馏装置减三线管道腐蚀原因分析

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(中国石油化工股份有限公司安庆分公司,安徽 安庆 246001)

安庆石化炼油一部Ⅰ套4 Mt/a常减压蒸馏装置以加工鲁宁管输油为主，掺炼进口轻质原油。减三线管线和净洗油管线材质均为Cr5Mo，管线规格分别为φ325 mm×10 mm和φ159 mm×7 mm，减三线抽出口管线从减压塔至泵P114-1/2，然后至初底油减三线换热器E118-1/2/3/4全长150 m，净洗油线从泵P114-2出口至减压塔全长105 m。此两条管线从2006年1月材质由20号碳钢升级为Cr5Mo，使用至今已有12年4个月，P114-1/2叶轮材质为0Cr13。检修腐蚀调查发现减三线抽出泵的叶轮局部出现沟槽状腐蚀, 减三线管线和净洗油管线均出现明显的腐蚀,有必要对这些腐蚀进行深入分析研究。

1 腐蚀机理分析

减三线管线和净洗油线主要腐蚀为环烷酸腐蚀和高温硫腐蚀，两者同时存在。环烷酸腐蚀温度区间为240～425 ℃，尤其在270～280 ℃和350～400 ℃腐蚀更剧烈。高温硫腐蚀在温度超过240 ℃时就会产生。环烷酸和硫腐蚀机理如下：

金属表面生成的FeS不溶于油，覆盖在金属表面形成保护膜，在一定意义上能够阻止基底金属继续腐蚀。但是如果有环烷酸存在，情况则有很大的不同，因为环烷酸和硫化亚铁能发生反应生成环烷酸铁和硫化氢，破坏防护膜，通过介质的冲刷，流体带走腐蚀产物，使金属裸露出新的表面，同时带来腐蚀介质，于是腐蚀反应十分剧烈。

2 腐蚀原因分析

2.1 减三线管线温度

减三线管线和净洗油管线均称为减三线，前者是减三线抽出管线，后者是减三线返塔线，最高操作压力分别为1.3 MPa和1.09 MPa。截止到2016年9月，减三线抽出温度为320 ℃,从2016年9月至今，为了生产工艺上节能的需要，不需要对渣油进行深拔，所以减三线抽出口温度有所降低，在290 ℃左右。由于沿路管线有热损，温度会慢慢下降，之后的大部分管线正好就落在270～280 ℃环烷酸腐蚀最剧烈的温度。此次更换的净洗油线全长105 m，前20 m左右管线测厚数据最薄是5.0 mm，此后的管线最薄是2.6 mm；且减三线抽出泵P114-2的叶轮局部出现沟槽状腐蚀形态(见图1)，这可以说明是环烷酸腐蚀类型。

图1 减三线泵P114-2叶轮腐蚀形貌

2.2 减三线管线流速和湍流

环烷酸的腐蚀还跟介质的流速有关，随着流速的增加，腐蚀也会加剧。研究表明当流速低于4 m/s时，流速对于腐蚀的影响相当小；当流速增加到12 m/s时，气相部位就会形成冷凝液膜，气相腐蚀严重；随着流速的进一步增加，高速流体所产生的离心力阻止了冷凝液膜的形成，气相腐蚀基本不存在。减三线返塔流量为100 t/h，出装置流量为23 t/h,净洗油线流量为36 t/h,密度按0.73 g/cm3计算，据有关公式计算得出流速均不到1 m/s，流速对于腐蚀影响较小。这说明主要为液相部位腐蚀，腐蚀部位的形态一般为顺着流向出现沟槽状或者是凹凸状(见图2)，而且在流速较高的湍流区域(比如弯头，三通和泵叶轮)，环烷酸腐蚀更严重。例如在泵P114-2的出口管线有3个弯头外弯处腐蚀减薄严重，只有4 mm厚左右。环烷酸的腐蚀主要在液相中产生，气相中的腐蚀是由环烷酸冷凝引起的，所以在这里气相腐蚀不存在。此两条管线经检测发现，基本都是底部减薄严重(见图3)。

2.3 原油酸值变化

2个周期原油硫含量和酸值的变化情况见表1。原油中硫含量自2015年后明显升高。原油酸值大于0.5 mgKOH/g时就称为高酸原油，原油酸值越高，减三线环烷酸的腐蚀就越严重;在原油酸值小于0.5 mgKOH/g时，减三线环烷酸腐蚀仍然存在。

图2 减三线抽出线内部腐蚀形貌

图3 净洗油线底部液相腐蚀形貌

表1 原油中硫和酸值的变化

3 腐蚀防护措施

3.1 管线材质升级

目前管线材质为Cr5Mo，Cr5Mo钢对环烷酸有很好的抵抗力，能在较高流速下使用。但含Mo的奥氏体不锈钢是适宜的耐环烷酸腐蚀材料，在环烷酸腐蚀环境中，抗腐蚀能力从高到低的顺序是316>304>Cr-Mo。Mo元素的加入明显改善了材料的耐环烷酸腐蚀的性能，随着Mo含量的增加，不锈钢的环烷酸腐蚀速率和冲刷腐蚀速率明显减小，一般Mo质量分数不小于2.5%。在提硫改造计划中拟将减三线及净洗油线升级为316L，待2019年装置大修时施工。

3.2 加注缓蚀剂

目前减三线未注入缓蚀剂，联系高温缓蚀剂厂家，能否改变配剂稀释油(由常一线油改为常三线油稀释)或注纯剂，在满足减三线泵(正常操作时温度为300 ℃)不抽空的前提下，减三线泵入口管线处增加高温缓蚀剂加注点。

3.3 控制工艺条件

自常减压蒸馏装置由减压深拔改为不深拔后，减三线抽出温度有所降低，致使介质温度在270～280 ℃环烷酸腐蚀最剧烈的温度，导致管线腐蚀加剧。在可能的情况下，提高减三线抽出温度，避开环烷酸腐蚀严重温度，减二线抽出温度会落在环烷酸腐蚀严重温度，建议减二线增加高温缓蚀剂注入点。

3.4 设置在线定点测厚

在减三线泵出入口直管和弯头处增加在线定点测厚点数，这样就可以实时监控管线壁厚的安全运行状态。

4 结 语

从腐蚀调查情况看，减三线环烷酸腐蚀减薄的主要原因在于减三线温度的降低和炼制高酸原油导致的。下次大检修应重点检查这些部位,同时日常生产中做好腐蚀监控，确保装置长周期安全平稳运行。