加氢高压空冷系统腐蚀原因分析与对策

张天宇

（中石油辽阳石化分公司油化厂，辽宁辽阳 111003）

0 引言

加氢高压空冷系统被广泛的应用于石化行业领域，由于设备的使用工况十分复杂，再加上工艺条件苛刻、设备管线材料繁多，所以腐蚀防护问题一直是一个困扰行业发展的重要限制因素。随着近些年来加工原油的含硫量持续提升，全国大多数加氢高压空冷系统设备都出现了不同程度的腐蚀问题，如果不及时选择合适的防腐处理手段进行处理，不但会导致大面积的经济损失，更是会在一定程度上导致安全风险与事故。为了进一步探讨加氢高压空冷系统的防腐优化策略，现就其基本定义与内涵探讨如下。

1 加氢高压空冷系统腐蚀概述

加氢高压空冷系统在使用过程中容易受到腐蚀问题的影响，其主要的影响因素包括工艺条件、空冷器材料、制造安装水平、硫化氢氨浓度以及缓蚀剂等因素。在反应器的出口部分往往会具有一定的表现，可以通过这个位置的流出物换热与系统分析的方式来对系统腐蚀的情况进行调查，从而根据调查结果找到合适的腐蚀防护技术手段，为确保加氢高压空冷系统的平稳安全运行奠定良好的基础。

2 加氢高压空冷系统腐蚀特征

加氢高压空冷系统腐蚀问题存在已久，至今在行业内没有找到很好的解决方法，其主要是由于加氢高压空冷系统自身所具备的腐蚀特征决定的。

2.1 控制难度大

从客观上来看，由于设备的运行工况中必然会引入硫酸氢氨溶液，在溶液的长期影响以及氯离子的影响下，很容易出现腐蚀的情况。在注水过程中，还会出现氯化铵结晶的冲蚀作用。根据实际的腐蚀情况分析，空冷器、换热器选择的材料不同，使用的工况条件不同，都会影响到腐蚀的结果。根据生产实践情况来看，控制起来难度较大，往往无法实现全面系统控制。

2.2 腐蚀普遍性强

从腐蚀影响的规模与范围上来看，加氢高压空冷系统的腐蚀具有明显的普遍性特征。随着反应流出物的温度降低，在设备中不可避免的会出现铵盐的结晶区域，由于参数的调整较小，所以这个区域一般都是相对比较固定的，所以结晶会不断的累积。目前国内大多数的加氢高压空冷系统设备都选择了碳钢材料，在结晶冲蚀的影响下，碳钢不可避免的会出现腐蚀，而这种腐蚀主要为冲蚀，所以与温度关系较为密切，与系统的压力却关联不大。

2.3 泄漏危害性大

加氢高压空冷系统具有高温高压的特征，所以在使用过程中如果出现腐蚀点，一旦压力过高就会出现泄漏，而泄漏的气体包括氢气、碳氢化合物等易燃易爆的物质，遇到明火很容易发生爆炸事故，引起区域内的经济损失与人员伤亡。

2.4 制造质量参差不齐

实际上，我国的加氢高压空冷系统的建设标准管理不严格，许多设备都选择了丝堵结构，这也在很大程度上决定了制造过程中焊接后的检测是一个难点。由于必须选择无损检测的方式，还需要考虑到材料的内部检测水平以及稳定性的问题，所以往往只有制造厂商才具有专业能力进行检测，所以后期的耐腐蚀性能必须依靠企业的责任心与制造水平来进行保护，这显然不能达到预期设计的要求。

3 加氢高压空冷系统腐蚀原因

加氢高压空冷系统作为较为复杂的设备，其工作环境的特殊性以及生产工艺的困难性都是导致系统腐蚀的原因，主要体现在3 个方面。

3.1 设计问题

在设计过程中，许多厂商的设计标准过低是导致后期加氢高压空冷系统设备腐蚀严重的重要原因。许多厂商的设备原料设计要求为硫、氮的含量较低，但是随着行业的发展以及原材料来源的变换，许多情况下原材料的质量得不到保障，所以必须采购大量的高硫原材料，但是设备根据较低的标准进行的设计，其结果必然是较高的含硫量带来更大的腐蚀，直接威胁到设备的正常使用，出现了大面积的腐蚀问题。除此之外，在设计中一般考虑到成本的问题，不会设计循环氢脱硫的设施，这会导致设备在使用过程中运行参数持续较高，不利于稳定性提升。除此之外，在加工材料发生变换时，往往会引发进料量的变换，这个部分的设计提前没有考虑到，所以设计方面的限制就会成为导致后期调整的主要障碍。在水中的硫氢化铵的浓度提升后，如果依然根据模拟设计的结果进行处理，无法解决掉腐蚀的问题，导致在短时间内就出现大量的腐蚀点。

3.2 改造问题

国内许多加氢高压空冷系统设备都是在过去的几十年设计的产品，近些年来真正进行升级换代的很少，基本都是在原设备的基础上进行了适当的改造后继续生产或者使用，在这样的条件下，一些设备功能不匹配的问题就暴露出来。其中，空冷器的流速的设置过高可能会是导致腐蚀的一个重要原因。比如说最初的设计流速为5.5 m/s，在后期使用中人员对其进行了改造，将速度提升到7.5 m/s，那么带来的冲蚀能量将会成倍增加，必然会带来更严重的腐蚀结果。在改造过程中，物流的分配也是影响加氢高压空冷系统腐蚀的重要因素，尽管从表面上来看，进出口的管线应该是对称的，但是一些弯头部分实际上是不对称的，所以在检修等情况时可能会导致空冷器的进出物料的分配出现问题，如果后期进行过大规模的设备改造，那么该问题会更加明显。

3.3 其他问题

企业对于加氢高压空冷系统防腐认识不到位是导致腐蚀的重要原因。一些企业为了提升经济效益，经常对风冷器进行关停，其结果就是内部的温度场经常处于不稳定的状态，设备的分配不均匀从而导致温度场的不均匀，进而导致腐蚀的问题。在空冷器的注水过程中，水没有经过处理，水质较差同样会导致腐蚀。一些企业采用了除盐水、脱氧水，这些水很可能达不到用水标准化要求，是导致腐蚀问题发生的另外一个原因。除了这些原因外，原材料中含有的氯离子含量较高、换热器的堵塞腐蚀以及入口温度变化等，同样都会导致设备的腐蚀。

4 加氢高压空冷系统腐蚀防护对策

结合上面的原因分析结果来看，加氢高压空冷系统出现腐蚀的原因十分复杂、多样，所以在进行防护时要针对因素进行分析，更要通过建立完善的腐蚀防护体系来尽可能做到全面、严密的防护，主要内容如下。

4.1 防护原理

加氢高压空冷系统出现腐蚀的原因较多，需要掌握各种不同腐蚀的影响因素并采取针对性的防护手段才能够确保防腐的有效性。一般来说，管内流速是一个影响腐蚀率的重要因素，这是由于空冷器的内部腐蚀十分复杂，如果逐项进行排除分析，往往需要大量的精力，通过控制流速，可以在避免冲蚀影响的情况下来调整内部的温度等具体环境，防护的难度可以得到有效的环节。除此之外，流出物系统中的氯含量控制也是一个主要的任务，一般来说主要通过补充氢或者控制原材料等方式来进行氯离子的控制，根据这个思路挑选防护途径能够有效实现防腐。

4.2 防护目标

结合加氢高压空冷系统的腐蚀现状来看，大多数都与劣质的原材料具有密切的关系，所以首先要解决的问题就是原材料质量的问题。通过提升原材料的质量，根据实际的计划与装置的设计要求来进行筛选，以此来确保设备的稳定性；其次，尽管通过控制硫氢化铵的含量以及调整流速等方式能够在一定程度上抑制腐蚀，但是腐蚀依然会发生，而且还会受到其他因素的影响，在装置的改造过程中，如果设计的流程规范化程度不高，可能会导致操作参数的范围较小，这也给企业提出了规范化管理，提升管理科学水平的任务；再次材料的劣质化是导致腐蚀的重要因素，必须通过选择合适的防腐材料来避免腐蚀，尽管某些合金面对氯离子具有不错的防腐蚀性能，但是对于其他类型的离子的耐腐蚀效果可能就达不到预期，所以需要综合考虑不同类型的腐蚀因素条件，再做出科学的选择；最后，需要高度重视注水的控制，在维持足够水量的情况下，吸收水点气相的氯化氢，避免出现大量的剩余水量，这样就可以确保铵盐能够得到稀释。

4.3 防护策略

防护策略的选择对于提升腐蚀耐性，提升加氢高压空冷系统的稳定性具有重要的意义。根据实际的防护需要来看，主要的防护模式包括工艺防护与材料防护两种情况。

4.3.1 工艺防护

在工艺上，需要在设计中确保工艺、设备能够紧密结合，在进行工艺方案的确定时，需要考虑到设备的腐蚀与安全问题，在考虑到催化剂的性能变化、操作条件的情况下，还需要选择原则基础范围内的其他内容进行综合考虑。在进行注水设计时，需要考虑到剩余足够的水量，高分子的铵盐的含量等。可以采用一些其他的方法，但是要确保方法的科学性。在注水量方面进行操作时，需要考虑到足够的剩余水量，如果可能的话，可以提升注水量，这样就可以确保水的整体品质。

4.3.2 材料防护

材料的选择与结构设计是加氢高压空冷系统防腐的另外一个侧重点。在进行空冷器的材料选择时，一般需要根据腐蚀环境来在碳钢和825 之间进行选择。不过，由于两者之间的价格差异巨大，所以难免会在很多情况下选择碳钢来代替部分825 材料，具体的实施过程中需要一定的材料选择细则来进行优化。比如说根据实际的使用经验来看，采用U 形管的结构并不太合适，应该利用丝堵的模式来进行设计，同时碳钢的高压空冷管以及入口的部分需要设置套管，通过设置套管的方式来提升系统的耐腐蚀性能。在生产制造的环节，则需要利用自动焊的处理方式进行处理，尽可能采用柔性胀的胀接方法，同时添加适当的强度处理模型，加强高压空冷器的监督检查，建议制定完善的下料到制造的管理办法，对整个过程进行精度控制与全程监督，从而有效提升材料的使用效果，确保制造水平。

5 总结

加氢高压空冷系统具有综合性强、工况复杂且腐蚀因素多样的特征，所以在腐蚀防护过程中需要考虑到多种不同的因素与影响，对于整个设备的设计、制造、操作以及检测等环节都需要进行技术审核与过程优化。结合国家相关领域的技术规范以及设备实际使用过程中出现的问题进行腐蚀控制，工程方面需要结合规范化的设计要求，通过企业加氢高压空冷系统腐蚀调查报告进行腐蚀优化，以此来确保防腐处理工作的针对性，更好的完成防腐处理任务。