浅谈石油化工设备腐蚀与防护

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浅谈石油化工设备腐蚀与防护:浅谈石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护

[摘要]：本文主要分析和探讨在湿硫化氢环境当中，石油化工设备所存在的常见腐蚀情况以及相应的防护措施，从而更好的降低设备的被腐蚀程度，提高设备的使用效率和寿命。

[关键词]：石油化工设备 湿硫化氢 腐蚀 防护

湿硫化氢环境容易导致大部分的石油化工设备出现各种腐蚀开裂问题，对设备的使用生产造成极大的安全隐患和危害。因此，必须要加强对石油化工设备的防腐蚀工作。

一、湿硫化氢环境中石油化工设备的腐蚀状况

石油化工设备在湿硫化氢环境中非常容易被腐蚀，通常其腐蚀的类型主要包括以下四种，具体表现为：

1、由氢气引起的开裂

大部分石油化工设备的材质是钢材，而钢材的内部一般都会或多或少的存在氢气泡。这就导致在环境压力不断增加时，这一范围的氢气鼓泡会出现裂纹，并且逐渐发展成彼此之间的相互连接状态，从而最终形成氢致开裂。这一状态的特点是分布具有阶梯状，且延伸方向与钢材表面平行。

2、由应力导向引起的氢开裂

石油化工设备长期处于湿硫化氢环境下，其接管处、裂纹状缺陷处、腐蚀开裂处以及突变几何状部位会出现有规律的开裂。这主要是由于石油化工设备在应力作用下，其氢气会在缺陷处与夹杂物的缝隙间聚集，从而导致出现一排排与应力方向相垂直的小裂纹，而且设备中热影响作用越大的区域（焊接接头、高应力集中部位）其裂纹开裂情况越严重。

3、由氢气引起的鼓泡

通常情况下，湿硫化氢环境中石油化工设备经过长时间腐蚀后，其在设备内壁的浅表面会出现大小不一的氢鼓泡。这是由于湿硫化氢环境中的含硫化合物在对设备设施中的碳钢材料进行腐蚀时，会同时分解出相应的氢原子，并容易渗透、聚集到设备钢材中存在裂纹、夹渣、缺陷等状况的部位，经过聚合反应形成氢分子。这些氢分子经过不断的聚拢、融合，会在碳钢表面形成极大的膨胀力，从而对钢材中的晶格界面造成巨大的压力，经过长时间的累积后，就会致使其界面开裂，最终呈现氢鼓泡的状态。

4、由应力、硫化物引起的腐蚀

这种腐蚀状况通常是在设备的热影响区域以及高硬度区域等出现。石油化工设备中的碳钢材料与湿硫化氢经过化学腐蚀作用，会产生出一定的氢原子，在这些原子的渗透作用下，钢材内部的晶格结构遭到溶解和破坏，引起钢材出现“氢脆”现象。当石油化工设备在受到外加应力或残余应力的影响时，就容易引起腐蚀开裂问题。

二、湿硫化氢环境中石油化工设备的防腐措施

根据石油化工设备在湿硫化氢环境下容易出现的腐蚀类型，各石油化工企业在今后的设备管理工作中，可以通过采用以下几个方面的方法和措施来有效地预防和降低设备的被腐蚀情况。具体措施如下：

1、安装过程中的防腐蚀措施

安装工人在进行石油化工设备的制造安装时，一定要注意以下几点，以便于更好的预防和降低设备的腐蚀。具体包括：

1）对设备各配件进行检查，确保其几何尺寸同规定标准相一致；

2）在焊接时，要尽可能的降低焊缝结构中的合金成分；

3）不允许采用强力组装方法进行设备安装；

4）采用射线和超声波对焊缝进行探伤检查，确保焊缝质量；

5）要尽可能的将焊缝的硬度控制在200HB以内；

6）设备焊接完成后，要严格进行相应的热处理，以便将残余的应力消除。

2、选材过程中的防腐蚀措施

对材料的合理选择能够有效降低石油化工设备的被腐蚀率，因此，必须要重视加强对相关设备材料的科学、合理选择。这里需要注意一下几点，即：

1）在湿硫化氢环境中，氰化物的质量浓度>20mg/I，硫化氢的浓度质量>50mg/L时，其内件材质一般选择0Crl3钢材，壳体钢材一般选择碳锰钢或碳钢的复合钢板。

2）在湿硫化氢环境中，硫化氢的浓度质量>50 mg/L，而氰化物的质量浓度不确定时，通常壳体的钢材是选择碳锰钢或碳钢，并保证其抗拉强度在414Mpa以内。

3）除上述两点外，尽量降低设备钢材中P、S、Mn的质量分数以及尽可能的提升材料纯度也是降低设备腐蚀的重要措施之一。

3、使用过程中的防腐蚀措施

在石油化工设备的使用阶段，操作人员一定要熟练掌握设备的操作方法、步骤以及相关养护工作，规范操作流程，严格工艺标准，努力做好防腐工作中的相应工作（如缓蚀剂、加碱、指标测定等），并及时、定期的做好设备腐蚀高危部位的防腐保养，加强日常工作中的动态监控，从而更好的确保石油化工设备的使用状态。

4、检测过程中的防腐蚀措施

要定期的对石油化工设备进行安全检验，以掌握和保证设备在使用期间的安全性和防腐效果。其检验的内容主要是对压力容器的检验，一般包括：设备结构检测、表面状况检测、锂氏硬度检测、溶剂去除型渗透检测、内表面荧光磁粉检测、测厚、超声波探伤检测、X射线探伤检测等。检测人员一旦发现安全隐患或问题，一定要及时、科学、正确的对缺陷部位进行分析，并进行相应的修复和处理，从而确保设备使用的安全性。

结语：

对石油化工设备的防腐蚀工作是一项动态的、长期性的工作，企业只有从而材料、安装、使用、维护等多个方面着手加强，才能更好的确保石油化工设备在运行期间的正常、安全。

浅谈石油化工设备腐蚀与防护:石油化工设备腐蚀机理与防护措施的探究

摘 要：随着“十三五”期间我国的进口原油使用权和进口权逐渐放开，我国进口原油呈增长趋势。进口原油中主要为含硫酸度较大的原油，对炼油与石化设备具有严重腐蚀性。为此深入探究我国石油化工设备的腐蚀机理及腐蚀规律对石油化工设备的防腐蚀措施具有重要的指导作用。防腐蚀技术的提高对于延长石油化工设备寿命具有重要的意义。

关键词：原油；腐蚀性；腐蚀机理；腐蚀规律；防腐蚀措施

1.设备腐蚀类型

1.1从腐蚀的外观形态看，金属腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀：

全面腐蚀也称均匀腐蚀，腐蚀反应不同程度的分布在整个或大部分金属表面上进行着化学或者电化学腐蚀，从宏观上难以区分腐蚀电池的阴极和阳极。局部腐蚀即非均匀腐蚀，腐蚀现象仅发生在金属的突出的零件或者下陷的凹槽区域，其他部分几乎没有腐蚀或者发生微小的腐蚀。

1.2按照腐蚀的机理分类可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀：

所谓化学腐蚀是指金属与介质直接发生化学变化所产生的腐蚀 ，这种腐蚀的特点是在腐蚀过程中金属内部以及金属与介质之间没有发生电流 ，这是化学腐蚀和电化学腐蚀最为本质的区别。化学腐蚀是指非电解质溶液直接与金属发生化学变化。电化学腐蚀是指金属与电解质溶液间因为电荷的流动而发生变质的腐蚀 ，在腐蚀的过程中阳极失去电子，阴极得到电子从而形成电流。

1.3 其他腐蚀

除了这几种腐蚀类型也有其他的一些腐蚀种类，可以根据不同的情况进行分类，如按照设备的腐蚀类型分类可分为热处理腐蚀、电焊腐蚀、物理腐蚀等。按照腐蚀原因分类可分为疲劳腐蚀、晶点腐蚀、磨损腐蚀、高温氧化反应等，其中高温腐蚀对设备影响较大。

2.石化设备腐蚀机理分析

2.1 氯化物腐蚀

在原油加工过程中原油中的氯化盐会水解，其原油中的氯化物主要有氯化镁、氯化钙、氯化钠等。其中氯化镁在120℃以上时开始水解，氯化钙在150℃以上时开始水解，氯化钠在230℃以上时开始水解，340℃时只水解2%，在蒸馏装置氯化钠一般不会水解但当原油含有环烷酸或某些金属时（如铁、镍、钒等）氯化钠可在 300℃以前就开始水解。氯离子与氢离子结合，当HCl浓度达到一定值时会与石化设备发生如下反应：2HCl+FeFeCl2+H2

2.2 硫化物腐蚀

燃料油在燃烧过程中生成含有SO2和SO3的高温烟气，在加热炉的低温部位，SO2和SO3与空气中水分共同在露点部位冷凝，产生硫酸露点腐蚀。还有一些非活性硫不断向活性硫转变。在油气中干燥的H2S对金属材料没有腐蚀作用，只有溶解在水中时H2S才具有了腐蚀性。而且H2S在水中的溶解度相对于CO2和O2较大，H2S一旦溶解于水溶液便立即呈现酸性。H2S离解产物HS-、S2-吸附在金属的表面，形成吸附复合物离子Fe（HS）-。吸附的HS-、S2-使金属的电位移向负值，促进阴极放氢的加速，而氢原子为强去极化剂，易在阴极得到电子，同时使铁原子间金属键的强度大大削弱，进一步促进阳极溶解而使钢铁腐蚀。

2.3 环烷酸腐蚀

原油中有机酸的主要是环烷酸（RCOOH），其余有苯酚类、脂肪酸和硫醇等有机酸性化合物。环烷酸除了与铁直接作用发生腐蚀反应外，还能与FeS反应生成可溶于油的环烷酸铁，进行循环腐蚀。一般认为环烷酸腐蚀的反应机理如下：2RCOOH+FeFe（RCOO）2+H2 2RCOOH+FeSFe（RCOO）2+H2S

3.模M结果和讨论

本有限元仿真分析模型是以深10mm宽0.5mm的钢铁缝隙腐蚀为例对石化设备在酸性环境下的腐蚀机理做一个定性的分析。在仿真过程中未考虑离子在缝隙宽度方向的变化，并应用Nernst-Planck 方程来描述离子在电解质中的运动。

铁在缝隙中溶解的反应式：Fe（s） Fe 2+ （aq） +2e-阳极极化曲线如图3所示。

金属阳极随裂纹深度的电势的变化情况如图4所示：

随着裂缝深度的深入阳极电势逐渐减小，可能是裂缝边缘处聚集了较多来自裂缝深处的铁离子所导致。

腐蚀电流密度随裂缝深度的变化曲线如图5所示：

由图可知最大腐蚀速率发生在距离裂缝大约0.25mm处，此处可能流场环境更适合电荷（电子、离子）的运动，从而使局部电流腐蚀速率增大。

本模拟结果对石化设备在酸性环境中的腐蚀做一个定性的分析，可以加深对金属腐蚀机理的研究。

4.石化设备防腐蚀措施

石化设备防腐蚀措施主要有一下方面：1）对石油化工设备采取“一脱四注”的防腐技术，“一脱四注”防腐是目前我国主要的防腐技术，尤其在石油化工设备领域也有着极为广泛的应用。在石油化工设备的生产中应“一脱四注”技术，其中“一脱”指的是利用设备对原料中的多余的盐分进行脱除，利用电脱盐设备可以将石油原材料中的盐一次性去除60%―90%。而“四注”指的是在石油化工设备生产中向设备内注入碱、氨、水以及各种抗腐蚀剂。2） 选用材质适合的金属，合理选择材质是防止和控制化工设备腐蚀的最普遍和最有效的方法。在石油化工设备金属材质的选材过程中应考虑在材料的力学性能、材料在各种介质环境的耐腐蚀性能，还应综合考虑材料的加工工艺性能和经济性。3） 利用表面改性技术获得防腐性镀层。近年来，随着防腐技术的不断发展，表面改性防腐技术呈现多样化趋势：烤漆、喷涂、电化学镀、热浸镀、电刷镀、激光镀膜等，防腐复合镀层由于其独特的物理、化学、生物和机械性能从而得到了迅速发展。

5.结语

综上所述，石油化工设备腐蚀对设备的安全稳定运行产生了重大威胁，认真分析和总结导致其腐蚀的原因，并采取应用具有针对性的防腐技术，尽可能地提高延长石化设备的寿命是摆在炼化企业面前的艰巨性课题。本文是在对石油化工设备腐蚀机理及原因分析的基础上对如何增强石油化工设备的抗腐蚀性的具体措施进行了详细阐述。

浅谈石油化工设备腐蚀与防护:石油化工设备腐蚀的防护与监测

摘?要 在石油的开采和冶炼的工程中我们需要用到很多的机械加工辅助设备，由于这些设备所处工作环境的恶劣以及保养不周等原因，在设备使用过程中会经常发生腐蚀现象。这些腐蚀现象会对石油化工设备造成损坏，导致石油开采与产品生产成本提高，石油的生产率降低，更有可能威胁到周围的环境，造成巨大的工业污染。本文旨在对石油化工设备腐蚀的防护与监测问题进行分析，以预防与监控现实中可能出现的设备腐蚀问题，提出良好有效的对策。

关键词 石油化工；设备腐蚀；防护；监测

要探究出更有效的防护与监测腐蚀的措施，必须先从石油化工设备的腐蚀源头出发，根据理论与实例，浅析与罗列可能造成设备腐蚀的途径。并且针对这些可能发生腐蚀的情况，制定出相应的防护与监测措施，以达到一定的防护效果。当应力和腐蚀环境组合时，很容易造成设备的腐蚀与损坏。

1 原油中存在的腐蚀介质

1.1 无机盐的腐蚀

原油在开采中，原油中的水分经过脱水处理，已大大减少。但仍然不能完全去除水分，这部分水分中带有一定成分的无机盐，如氯化钠和硫酸钠等，当这部分水分与原油产生乳化结合，之后由于炼制原油过程中的加热处理，该类无机盐便会因为受热而发生水解。之后便会形成某些强腐蚀性的气体，如氯化氢气体等。这些气体随着水蒸气共同从塔顶排出，在塔顶冷却时，强腐蚀性气体会形成酸性溶液，对塔顶附近的机械系统造成酸性腐蚀，破坏其冷却功能。

1.2 硫化物的腐蚀

众所周知，原油中含有一些硫化物，常温常压下，或温度并不很高的条件下，硫化物并不会对设备产生明显的腐蚀与损害。但是，当温度接近或高于三百五十摄氏度时，电化学腐蚀情况便尤为严重。并且，其腐蚀能力会随着温度的增高而持续加强，例如在设备减压等条件下，该类情况下的高温对硫化物的活性起到了强有力的催化，腐蚀程度较高。

1.3 氮化物的腐蚀

除了上述几种物质以外，原油中还存在着某些氮化物。在石油的加工过程中，该类氮化物会经过一系列反应，生成氨气等。该类气体或物质在石油的蒸馏过程中与水结合，也会生成腐蚀性物质，促使设备发生又一种电化学腐蚀。并且，硫化氢与氨水共同反应，会使电化学腐蚀加重，对储存罐或管道内壁涂料造成腐蚀，在石油产品生产中造成设备的故障和一些事故的发生。

1.4 水分造成的腐蚀

在无机盐腐蚀中我们可知，是由于水分中存在的无机盐对石油化工设备造成了一种腐蚀，然而，石油开采过程中，或者石油分馏、冷却过程中所产生及引进的水分，也会给设备制造了一个适宜的腐蚀环境，同时，水分也未化学反应的顺利发生提供了良好的条件。冷却器中的水分与石油分馏中产生的部分物质进行溶解反应，使设备构造或分馏、冷却系统造成损毁或破坏。并且，该类情况在易腐蚀部位时有发生，例如储油罐底部等。再次，系统中堆积的水分会在管道及机械系统中形成水垢或造成金属管道的生锈堵塞。这在冷却装置中最为常见，会造成石油产品泄露或污染的可能。

2 外界环境中存在的腐蚀介质

现阶段我们发现，大多数石油化工厂的设备是存在于露天的情况下，或者大部分暴露在自然环境中。因此，外界中主要的腐蚀介质来源于大气中，这些大气腐蚀会对设备造成不同成对的侵蚀与破坏，从而影响设备的正常工作与石油的正常生产。

2.1 水蒸气

在自然环境中，空气里存在一定量的水蒸气，其大多情况下以气态形式出现在大气中，因此并不会对石油化工设备带来任何影响。然而在温度较高或温差较大的天气下，热的水蒸气碰到金属设备表面，冷却凝结成为液态水。而由于设备金属表面不完全光滑，因此在设备表面凹陷处会存在液态水的累积，累积较厚的水膜与空气中酸性或碱性气体杂质产生相应物理或化学反应，形成腐蚀性溶液，导致该类设备产生电化学腐蚀。

2.2 氧气以及其他气体

金属设备所具有的化学活性强，在长期与空气接触下，空气中的氧气会与其作用形成氧化膜。虽然这层氧化膜会对设备表面形成一定程度的保护作用，但是由于工业环境中，二氧化硫等酸性气体大量存在，其会对设备表面的氧化膜造成破坏，导致其与设备金属表面接触产生化学反应，加重对金属设备的腐蚀。

3 石油化工设备腐蚀的防护措施

3.1 石油化工设备的设计

要注重腐蚀的防护，首先要从石油化工设备的合理设计开始。我们需要充分考虑腐蚀产生的原因及腐蚀介质源头，使设备的设计体现出腐蚀控制措施。这个设计包括设备的选择，设备的构造与结构设置，在设备易腐蚀部位，加强保护措施的设计与布置，例如添加保护罩等，使设备易腐蚀部位减少与外界接触等等措施。

3.2 石油化工设备的材质选择

石油化学设备的材质选择，也是其防护腐蚀的一项重要措施，在石油产品的生产中，设备材质的物理化学特性影响着设备的使用寿命及安全性等。在石油产品生产中，合金与不锈钢等金属材料广泛运用，然而该类金属材料由于其本身特性，总是容易被酸碱溶液等腐蚀。非金属材料相对之下，具有更良好的耐腐蚀性，并且其种类繁多，在石油化工设备中逐渐运用，如玻璃纤维等。随着科技的发展和进步，各种新型材料也正被广泛研制，种类不断增加，为之后的设备腐蚀的防护奠定坚实的基础。

3.3 电化学腐蚀防护

电化学腐蚀的防护主要由阴极与阳极防护组成。其中，对于阴极防护，一般做法是，将一定量的阴极电流通入金属设备表面，抑制金属离子的溶解，防止金属的腐蚀。同时，对于阳极，方法是通入阳极电流，以使电位提高，有效抑制金属的腐蚀。

3.4 石油化工设备表面的防护

在石油化工设备的表面，增加防护层十分重要。在外可防止金属设备表面与外界大气中的腐蚀介质的接触，在内可防止原油中腐蚀介质对设备内部装置的腐蚀，避免不良腐蚀反应的发生。

现阶段，石油化工设备中常采用的添加防护涂料的方法进行防护。在金属表面增加金属或非金属层，隔绝外界或原油内部的腐蚀。同时也要根据物质的特性和所使用环境的情况选择合适的涂料或

镀层。

4 设备正常运转的监测

为了保证石油化工设备的长期正常工作运转，除了进行相应防护操作，例如改进设备易腐蚀部分的材质，合理使用相应防腐蚀涂料等，还需要对设备进行全方位监控，实时监测设备状况。

石油化工设备运转过程中发生的异常故障可分为工艺和设备故障两类。两种故障在一定情况下会交织发生，造成设备部分温度过高，致使设备部分异常受热变形、开裂等损坏情况，进而造成石油产品泄漏或与外界不良接触，导致污染发生。需要建立起有效监控系统，采用先进仪器对石油化工设备的腐蚀情况实时监测，尽早发现和预防腐蚀造成的危害，避免更大危害的产生。

同时也要对监测设备进行定期维护与保养，检修其出现的日常问题，保证该仪器设备的正常使用和正常监测，及时预防石油化工设备腐蚀带来的生产上的危害。

5 结论

随着国家石油化工产业的发展与进步，石油化工设备的腐蚀现象也不断增加，其导致的设备损毁及安全事故也时有发生。通过以上对设备腐蚀原因的全面分析，归纳总结出了相应的防护与监测方法。当然，上述分析的也只是常见的腐蚀状况，在实际中，仍然存在其他的腐蚀问题，需要根据实际状况，制定有针对性的防护措施与补救方法及对策，同时，要逐步采用先进的状态监测仪器对运行中的设备进行腐蚀状态监测， 为预测维修打好基础 。防护与监测并重，将腐蚀的危害降到最低，将腐蚀的破坏程度大大降低。