摘要：本文简要介绍了对于高硫油的加氢装置中设备常见的腐蚀，初步分析了腐蚀产生的机理并介绍了一些防腐措施。
关键词：加氢装置 腐蚀 防护措施
1、前言
加氢是当今石油化工领域中处理高硫油的主要途径和方式。随着国内炼油企业炼制进口高硫油的比例越来越大，新建的加氢装置也随之增多。各类加氢装置中尤以加氢裂化和渣油加氢装置的操作条件最为苛刻，反应器操作压力近20MPa，反应温度也在400℃以上。因此要搞好设备管理，必须对加氢的腐蚀状况及相应防护措施有一个全面的了解，对腐蚀做到早认识、早管理、早防护，不应有因腐蚀引起影响安全生产的事故发生。现就加氢装置中一些常见的设备腐蚀原因及防护措施作一浅析。
2、加氢装置常见的腐蚀形态
2.1、氢的腐蚀
加氢装置中设备不可避免地要处于氢的环境中，氢分子既小又活波，再加上高温高压的操作条件，因此氢很容易渗入缸中并于钢种的成分发生反应。氢的腐蚀可以分为两类：高温氢腐蚀和氢脆。
（1）高温氢腐蚀。表现为两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳和开裂。以后一种的影响较大。内部脱碳是由于氢扩散到钢中发生反应生产甲烷，即：Fe3C＋2H2→CH4＋3Fe。甲烷在钢中的扩散能力很小，聚集于晶界空隙附近，形成局部高压，造成应力集中，使刚才产生龟裂、裂纹或鼓泡，导致刚才的强度和韧性显著下降。这种腐蚀是不可逆现象，也称永久脆化现象。
（2）氢脆。所谓氢脆是由于氢残留于钢中所引起的脆化现象，即原子氢在高温高压状态下侵入钢中，使钢材晶体的原子结合力变弱，或者成为氢分子在晶界或夹杂物周边析出。产生氢脆的钢材其延伸率和断面收缩率都显著下降。氢脆的发生一般是在发生氢渗入后恢复到150℃以下时发生。如果在此温度上某一温度区间恒温一段时间析氢，则可以使氢较彻底的释放出来，钢材的力学性能仍可恢复，因此，氢脆是可逆的。
2.2、硫化氢的腐蚀
在加氢装置中，由于原料中含有大量的硫，因此会有很多的H2S腐蚀介质生产。H2S的腐蚀可分为高温H2S腐蚀和低温湿H2S腐蚀。
（1）高温H2S腐蚀。是指H2S在氢气流中对设备和管道阀腐蚀，氢在这种腐蚀中起到加速腐蚀的作用。当操作温度高于240℃时，腐蚀速度将随着温度升高而显著升高，即影响高温H2S腐蚀的主要因素是温度和H2S浓度。腐蚀的作用机理是Fe＋H2S→H2＋FeS，生产的FeS是一种脆的易剥落的锈皮，在介质的流动下，FeS层不断脱落，界面不断更新。
（2）低温湿H2S腐蚀。是指在低温湿H2S的环境中，碳钢及低温合金钢的设备和管道除了发生电化学腐蚀外，还有可能发生以下几种形式的开裂损伤：
（a）氢鼓泡（HB）：其机理是硫化氢腐蚀过程中析出的氢原子渗透到钢中，被钢中的夹杂物与其他的冶金缺陷处补集形成分子氢，从而产生局部高压，最终导致界面开裂，宏观上表现为钢板表面向外隆起的鼓泡，即氢鼓泡。
（b）氢致开裂（HIC）：其机理是许多小的氢鼓泡裂纹相互连接起来，形成具有阶梯形貌特征的氢致开裂。
（c）硫化物应力开裂（SSC）：是由于H2S腐蚀产生的原子氢渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致脆性，在外加拉应力或残余应力作用下形成开裂。它通常发生于设备的焊缝及热影响区的高硬度区。由于H2S广泛存在于加氢装置的各个系统中，因此加热炉、反应器及换热系统中都会有上述H2S的腐蚀发生。
2.3、连多硫酸的腐蚀
连多硫酸（H2SXO6，X=3-6）是由于设备在含有高温H2S的气氛下操作时生产了FeS，而当设备停止运转或停工检修时，FeS与出现的水分及进入设备的氧发生反应所生产。这种介质的腐蚀为晶间裂纹，多发生在装置停检时有水分进入设备表面，而且一般发生于有应力集中的部位，故称应力腐蚀开裂。连多硫酸腐蚀多发生于分馏系统的塔、罐及换热器中。
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3、对付各种腐蚀应采取的防护措施
3.1、在设备的选材上加以防护
对于加氢设备，由于某些部位操作条件苛刻，腐蚀介质种类多，造成多种腐蚀交织在一起，因此在设计阶段就应综合分析各部位可能发生的腐蚀而在选材上加以注意。例如：
（1）对于高温高压的临氢设备，基本上使用2.25Cr-1Mo钢制造。因为此种钢具有良好的抗高温性能和抗氢腐蚀性能，同时为了抵抗H2S的腐蚀，一般在设备内壁堆焊一层奥氏体不锈钢。
（2）对于易发生连多硫酸腐蚀开裂的部位，一般选用超低碳钢（C≤0.03%）或稳定型的不锈钢。采用奥氏体+铁素体双相不锈钢对抵抗硫化物和氯化物应力腐蚀开裂有较好的使用效果。
（3）对于可能发生氢鼓泡和氢致开裂的场合，在选用普通碳钢时，宜选用强度较低的钢。条件比较苛刻时，应尽可能选用专门的抗HIC钢，如国内已开发成功的16MnR(HIC)。
3.2、在设备的制造和安装加以防护
设备的制造和安装质量对设备的腐蚀性能有直接的影响。许多情况下设备腐蚀引起开裂的事故，是由于开裂部位在制造时存在某种缺陷或者残余应力集中的原因。比如为了防止连多硫酸应力腐蚀开裂，在制造时应尽量消除或减轻由于冷加工和焊接引起的残余应力，必要时可在加工后进行固溶化热处理。设备和管线的焊缝是易发生腐蚀损伤的部位，因此在制造过程中一定要重视，有些要求进行消氢处理和焊后消除应力热处理的部位必须按规定执行。
3.3、工艺防腐措施
各炼厂的经验证明，工艺防腐是重要且有效的防腐措施之一。不仅对常减压装置，对于加氢装置也可根据工艺要求在分馏稳定系统的某些塔顶或管线部位注缓蚀剂，国内一些炼厂在这方面已经积累了一些有效的经验措施。
3.4、装置开停工时的保护措施
反应系统在装置的开停工过程中必然要经历一个升温升压和降温降压的过程。如果升降温的速度过快，将会在设备内部产生巨大的内应力，从而为那些需要应力的腐蚀类型创造了条件，而且这种应力腐蚀有时会造成设备断裂介质泄露等严重事故。因此操作规程中必须对开停工过程的升降温有明确的规定，停工过程中为防止氢脆发生应规定一个恒温析氢过程。对停用设备应采取相应的保护措施。
3.5、加氢在用设备的在线监测和检验工作
对重要装置的重点部位采取定点监测及挂片试验，已经被许多炼厂采用，并取得了很好的防护效果。例如镇海石化自1997年以来陆续对其蒸馏、加氢等七个重要装置的1538个点进行长期的定点跟踪测厚，多次发现管线异常减薄与用才错误，避免了因管线腐蚀穿孔而发生重大火灾事故。2001年大修时又在多套装置腐蚀严重部位挂了试片。
对装置主要设备和管线进行定期检验时掌握和控制腐蚀状况的重要手段，这方面工作在各大炼厂越来越受到重视。
4、结论
4.1、要搞好加氢装置的设备管理工作，首先要对加氢装置中常见腐蚀的机理和防护措施有一个全面的了解，这样才能在管理实践中做到使腐蚀始终处于受控状态。
4.2、针对各种腐蚀的防护措施，应由公司的设备管理部门组织专业人员制定一套全面而科学的措施规定，以便于各级管理人员和操作人员有章可循、有据可查，使防腐工作规范化、综合化，从而提高整个企业的经济效益和安全效益。
参考文献：
［1］黎国磊.加氢设备与选材.洛阳石化工程设计院
［2］谭平庆.镇海炼化加工高硫原油防腐蚀技术.石油化工设备技术
［3］中国石油化工设备管理协会设备防腐专业组编著.石油化工装置设备腐蚀与防护手册.中国石化出版社
作者简介：刘东（1989年1月16日），男，汉族，大学专科学历，初级工程师，化工设备维修技术
论文作者:刘东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/8
标签：设备论文; 装置论文; 应力论文; 防护论文; 措施论文; 高温论文; 部位论文; 《基层建设》2019年第32期论文;