石油化工设备腐蚀与防护(行业相关)
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• 原油中的腐蚀介质
原油中除存在碳、氢元素外，还存在硫、氮、氧、氯以及重金属和 杂质等，正是原油中存在的非碳氢元素在石油加工过程中的高温、高压 、催化剂作用下转化为各种各样的腐蚀性介质，并与石油加工过程中加 入的化学物质一起形成复杂多变的腐蚀环境。
– 硫化氢的腐蚀:原油中的含硫化合物包括活性硫和非活性硫，在原油加 工过程中，非活性硫可向活性硫转变。炼油装置的硫腐蚀贯穿一次和 二次加工装置，对装置产生严重的腐蚀，腐蚀类型包括低温湿硫化氢 腐蚀、高温硫腐蚀、连多硫酸腐蚀、烟气硫酸露点腐蚀等。
局部 水处理系统
局部 重油和脱蜡装置
正式稿件
7
失效机理 胺 大气
保温层下 土壤腐蚀 高温硫化（无氢） 高温硫化（有氢）
环烷酸 高温氧化
形态
部位
局部 胺处理
均匀 系统
坑 装置和系统
局部 系统
均匀 蒸馏、焦化、FCC、加氢装置等
均匀 加氢装置
局部 蒸馏装置
均匀 加热炉
正式稿件
8
应力腐蚀开裂
失效机理 形态
渗炭
局部 有焦的炉管
脱炭
局部 高温炉管
金属粉尘化
局部 加氢炉、焦化炉、气体涡轮机
选择性浸出
局部 水冷系统的耐酸管道
外部腐蚀
局部 乙烯装置
正式稿件
10
机械失效
失效机理 机械疲劳 腐蚀疲劳
气蚀 机械损伤
超载 超压 脆断 蠕变 应力断裂 热震动 热疲劳
形态 局部 局部 局部 N/A N/A N/A 局部 局部 局部 局部 局部
部位 转动部件、管 蒸汽炉顶盖、锅炉炉管 叶轮背面、泵的入口 没有保护的部位 热膨胀、工艺条件变化 工艺条件变化、 低温条件、钢材变质 炉管和炉内件 炉管 燃烧中流体变化 焦炭塔
正式稿件
11
炼油装置面临处境
• 原料劣质化趋势严重 ：随着石油资源的深度开采以及进口高硫、高酸原 油的不断增加，原油劣质化趋势日趋明显。一方面，随着国内原油资源 的深度开采，原油的密度和酸值不断提高，而且在三次采油过程中加入 许多助剂，使得炼油装置的腐蚀加剧。另一方面，随着世界原油供应市 场的变化，加工高硫、高酸劣质原油可以获得较好的经济效益，因而中 国石化进口劣质原油的量逐年增加。这两方面导致部分装置的腐蚀严重 ，长周期安全生腐蚀
电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（ 电解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏。任 何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含一 个阳极反应和一个阴极反应，并通过金属内部的 电子流和介质中的离子流形成闭路的原电池。在 原电池中电位较负的部位（阳极）就遭受腐蚀， 而电位较正的部位（阴极）就得到了保护，因此 上述原电池也称腐蚀原电池。
石油化工设备腐蚀与防护
武汉分公司机动处
2013-08
正式稿件
1
内容
• 腐蚀的基本介绍 • 炼油装置基本腐蚀类型 • 设备防腐蚀策略应遵循的主要原则
正式稿件
2
腐蚀定义
ISO标准定义： 金属与环境间的物理-化学的相互作用，造成金属性能的
改变，导致金属、环境或由其构造的一部分技术体系功能的 损坏。
正式稿件
氢鼓泡
平面 同上
氰化氢 平面、穿晶 FCC
正式稿件
9
金相组织改变和环境失效
失效机理
形态
部位
高温氢
晶间、脱炭 加氢装置、重整装置
晶粒增长
局部 炉管
石墨化
局部 FCC 反应器
σ相脆化
无特点 FCC再生器、铸造炉管和管架
475℃脆断
无特点 铁素体钢
回火脆化
无特点 加氢装置反应器
液态金属脆化
局部 原油中的汞在蒸馏装置
减薄机制
失效机理 盐酸
电化学腐蚀 硫化物
二氧化碳 硫酸
氢氟酸 磷酸 苯酚
形态
部位
局部 常压塔顶、重整装置的加氢、重整后和再生 部分
局部 海水和冷却水系统
局部 加氢装置、焦化装置、FCC、胺处理装置、 酸性水处理装置和气体分离装置等
局部 蒸汽冷凝系统、FCC、
局部 硫酸烷基化装置、水处理系统
局部 氢氟酸烷基化装置
正式稿件
14
– 无机盐的腐蚀:原油中的无机氯和有机氯经过水解或分解 作用，在一次和二次加工装置的低温部位形成盐酸复合腐 蚀环境，造成低温部位的严重腐蚀。腐蚀类型包括均匀腐 蚀和不锈钢材料的氯离子应力腐蚀开裂。
部位
氯化物
穿晶 常压塔、有水的地方
腐蚀开裂 晶间、穿晶 炭钢设备内部、由于残余应力造成
连多硫酸 晶间 FCC、加氢装置、燃气系统
胺开裂
晶间 胺处理装置
氨开裂
晶间 氨工厂、中和剂浓缩
HIC 穿晶、鼓泡、 湿硫化氢环境、蒸馏、FCC、加氢装置、
SOHIC
平面 焦化装置、气体回收等，焊缝与母材
硫化物
穿晶 同上
• 部分装置原设计不能满足原料劣质化要求。 • 部分重点装置材质升级不彻底：有的装置进行了装置适应性改造，但由
于技术、费用等方面的限制，设备、管线的材质升级不彻底，仍然存在 薄弱环节，对加工劣质原油的适应性差。 • 装置长周期安全运转的要求
正式稿件
12
二、炼油装置典型腐蚀类型
正式稿件
13
原油中的腐蚀性介质及其对装置的腐蚀性
3
腐蚀的分类
1.腐蚀反应机理划分：化学腐蚀和电化学腐蚀； 2.腐蚀环境划分：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、化学介质腐蚀； 3.腐蚀的形貌划分：均匀腐蚀和局部腐蚀 4.局部腐蚀的多种形态 • 电偶腐蚀（双金属腐蚀） • 点腐蚀（孔蚀） • 晶间腐蚀 • 缝隙腐蚀 • 选择性腐蚀 • 磨损腐蚀 • 应力腐蚀 • 腐蚀疲劳 • 氢损伤（氢脆、氢鼓泡、氢腐蚀）
– 环烷酸的腐蚀:原油中的部分含氧化合物以环烷酸的形式存在，在原油 加工过程中，对常减压等装置高温部位产生严重的腐蚀，因而加工高 酸原油的常减压装置应该进行全面材料升级以应对环烷酸的腐蚀问题 。
– 氮化物的腐蚀:原油中的含氮化合物经过二次加工装置高温、高压和催 化剂的作用后可转化为氨和氰根，在催化裂化、焦化、加氢裂化流出 物系统形成氨盐结晶，严重可堵塞设备和管线，而且会引起垢下腐蚀 。氰化物还会造成催化裂化吸收、稳定、解吸塔顶及其冷凝冷却系统 的均匀腐蚀、氢鼓泡和应力腐蚀开裂。
正式稿件
5
金属的电化学腐蚀就是腐蚀原电池作用的结果。通 常可将腐蚀原电池分为微电池和宏电池两种。
微电池是由金属变面许多微小的电极所组成的腐蚀 电池，它的成因主要有： （1）金属化学成分的不均匀性； （2）金属金相组织的不均匀性； （3）金属表面膜的不完整性； （4）土壤微结构上的差异。
正式稿件
6
损伤机理与部位
原油中除存在碳、氢元素外，还存在硫、氮、氧、氯以及重金属和 杂质等，正是原油中存在的非碳氢元素在石油加工过程中的高温、高压 、催化剂作用下转化为各种各样的腐蚀性介质，并与石油加工过程中加 入的化学物质一起形成复杂多变的腐蚀环境。
– 硫化氢的腐蚀:原油中的含硫化合物包括活性硫和非活性硫，在原油加 工过程中，非活性硫可向活性硫转变。炼油装置的硫腐蚀贯穿一次和 二次加工装置，对装置产生严重的腐蚀，腐蚀类型包括低温湿硫化氢 腐蚀、高温硫腐蚀、连多硫酸腐蚀、烟气硫酸露点腐蚀等。
局部 水处理系统
局部 重油和脱蜡装置
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7
失效机理 胺 大气
保温层下 土壤腐蚀 高温硫化（无氢） 高温硫化（有氢）
环烷酸 高温氧化
形态
部位
局部 胺处理
均匀 系统
坑 装置和系统
局部 系统
均匀 蒸馏、焦化、FCC、加氢装置等
均匀 加氢装置
局部 蒸馏装置
均匀 加热炉
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8
应力腐蚀开裂
失效机理 形态
渗炭
局部 有焦的炉管
脱炭
局部 高温炉管
金属粉尘化
局部 加氢炉、焦化炉、气体涡轮机
选择性浸出
局部 水冷系统的耐酸管道
外部腐蚀
局部 乙烯装置
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10
机械失效
失效机理 机械疲劳 腐蚀疲劳
气蚀 机械损伤
超载 超压 脆断 蠕变 应力断裂 热震动 热疲劳
形态 局部 局部 局部 N/A N/A N/A 局部 局部 局部 局部 局部
部位 转动部件、管 蒸汽炉顶盖、锅炉炉管 叶轮背面、泵的入口 没有保护的部位 热膨胀、工艺条件变化 工艺条件变化、 低温条件、钢材变质 炉管和炉内件 炉管 燃烧中流体变化 焦炭塔
正式稿件
11
炼油装置面临处境
• 原料劣质化趋势严重 ：随着石油资源的深度开采以及进口高硫、高酸原 油的不断增加，原油劣质化趋势日趋明显。一方面，随着国内原油资源 的深度开采，原油的密度和酸值不断提高，而且在三次采油过程中加入 许多助剂，使得炼油装置的腐蚀加剧。另一方面，随着世界原油供应市 场的变化，加工高硫、高酸劣质原油可以获得较好的经济效益，因而中 国石化进口劣质原油的量逐年增加。这两方面导致部分装置的腐蚀严重 ，长周期安全生腐蚀
电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（ 电解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏。任 何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含一 个阳极反应和一个阴极反应，并通过金属内部的 电子流和介质中的离子流形成闭路的原电池。在 原电池中电位较负的部位（阳极）就遭受腐蚀， 而电位较正的部位（阴极）就得到了保护，因此 上述原电池也称腐蚀原电池。
石油化工设备腐蚀与防护
武汉分公司机动处
2013-08
正式稿件
1
内容
• 腐蚀的基本介绍 • 炼油装置基本腐蚀类型 • 设备防腐蚀策略应遵循的主要原则
正式稿件
2
腐蚀定义
ISO标准定义： 金属与环境间的物理-化学的相互作用，造成金属性能的
改变，导致金属、环境或由其构造的一部分技术体系功能的 损坏。
正式稿件
氢鼓泡
平面 同上
氰化氢 平面、穿晶 FCC
正式稿件
9
金相组织改变和环境失效
失效机理
形态
部位
高温氢
晶间、脱炭 加氢装置、重整装置
晶粒增长
局部 炉管
石墨化
局部 FCC 反应器
σ相脆化
无特点 FCC再生器、铸造炉管和管架
475℃脆断
无特点 铁素体钢
回火脆化
无特点 加氢装置反应器
液态金属脆化
局部 原油中的汞在蒸馏装置
减薄机制
失效机理 盐酸
电化学腐蚀 硫化物
二氧化碳 硫酸
氢氟酸 磷酸 苯酚
形态
部位
局部 常压塔顶、重整装置的加氢、重整后和再生 部分
局部 海水和冷却水系统
局部 加氢装置、焦化装置、FCC、胺处理装置、 酸性水处理装置和气体分离装置等
局部 蒸汽冷凝系统、FCC、
局部 硫酸烷基化装置、水处理系统
局部 氢氟酸烷基化装置
正式稿件
14
– 无机盐的腐蚀:原油中的无机氯和有机氯经过水解或分解 作用，在一次和二次加工装置的低温部位形成盐酸复合腐 蚀环境，造成低温部位的严重腐蚀。腐蚀类型包括均匀腐 蚀和不锈钢材料的氯离子应力腐蚀开裂。
部位
氯化物
穿晶 常压塔、有水的地方
腐蚀开裂 晶间、穿晶 炭钢设备内部、由于残余应力造成
连多硫酸 晶间 FCC、加氢装置、燃气系统
胺开裂
晶间 胺处理装置
氨开裂
晶间 氨工厂、中和剂浓缩
HIC 穿晶、鼓泡、 湿硫化氢环境、蒸馏、FCC、加氢装置、
SOHIC
平面 焦化装置、气体回收等，焊缝与母材
硫化物
穿晶 同上
• 部分装置原设计不能满足原料劣质化要求。 • 部分重点装置材质升级不彻底：有的装置进行了装置适应性改造，但由
于技术、费用等方面的限制，设备、管线的材质升级不彻底，仍然存在 薄弱环节，对加工劣质原油的适应性差。 • 装置长周期安全运转的要求
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12
二、炼油装置典型腐蚀类型
正式稿件
13
原油中的腐蚀性介质及其对装置的腐蚀性
3
腐蚀的分类
1.腐蚀反应机理划分：化学腐蚀和电化学腐蚀； 2.腐蚀环境划分：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、化学介质腐蚀； 3.腐蚀的形貌划分：均匀腐蚀和局部腐蚀 4.局部腐蚀的多种形态 • 电偶腐蚀（双金属腐蚀） • 点腐蚀（孔蚀） • 晶间腐蚀 • 缝隙腐蚀 • 选择性腐蚀 • 磨损腐蚀 • 应力腐蚀 • 腐蚀疲劳 • 氢损伤（氢脆、氢鼓泡、氢腐蚀）
– 环烷酸的腐蚀:原油中的部分含氧化合物以环烷酸的形式存在，在原油 加工过程中，对常减压等装置高温部位产生严重的腐蚀，因而加工高 酸原油的常减压装置应该进行全面材料升级以应对环烷酸的腐蚀问题 。
– 氮化物的腐蚀:原油中的含氮化合物经过二次加工装置高温、高压和催 化剂的作用后可转化为氨和氰根，在催化裂化、焦化、加氢裂化流出 物系统形成氨盐结晶，严重可堵塞设备和管线，而且会引起垢下腐蚀 。氰化物还会造成催化裂化吸收、稳定、解吸塔顶及其冷凝冷却系统 的均匀腐蚀、氢鼓泡和应力腐蚀开裂。
正式稿件
5
金属的电化学腐蚀就是腐蚀原电池作用的结果。通 常可将腐蚀原电池分为微电池和宏电池两种。
微电池是由金属变面许多微小的电极所组成的腐蚀 电池，它的成因主要有： （1）金属化学成分的不均匀性； （2）金属金相组织的不均匀性； （3）金属表面膜的不完整性； （4）土壤微结构上的差异。
正式稿件
6
损伤机理与部位