常减压装置腐蚀分析与防护措施

常减压装置腐蚀分析与防护措施

摘要原油的重质化和高含硫特性对炼油装置的腐蚀日趋严重，影响了常减压装置的长周期运行。通过分析常减压蒸馏装置的腐蚀原因，并针对低温和高温2种腐蚀环境，提出了设备、管道材质选用和相关的防护措施。

关键词：常减压,腐蚀,选材,防护措施

1 常减压装置腐蚀原因分析 [1]

1.1腐蚀原因分析

常减压装置的设备和管道腐蚀主要表现为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀主要发生在高温部位（240℃~450℃），电化学腐蚀主要发生在低温部分（150℃），每类腐蚀由于HCl 和HCN等介质的作用存在多种腐蚀情况。

1.1.1低温部位的腐蚀

低温下的HCl-H2S-H2O腐蚀。原油中含有一定的无机盐、氯化物、硫化物。无机盐在常压炉出口360℃的温度下，MgCl2、CaCl2和NaCl水解，产生盐酸。

由于水的存在而形成“稀盐酸腐蚀”，原油中硫化物分解产生H2S，会盐酸的腐蚀速度H2S和HCl会上升到常压塔、减压塔和初馏塔的塔顶，与塔顶金属设备表面进行反应，对塔顶的塔体、塔盘等进行腐蚀。

当H2S和HCl经过冷换设备后温度下降到露点以下，冷凝区出现液体水时，HCl会溶于水中成为盐酸，在冷换设备壳层形成HCl-H2S-H2O腐蚀。这类循环腐蚀对于碳钢为均匀腐蚀，对于0Cr13钢为点蚀，对于奥氏体不锈钢为氯化物应力腐蚀开裂。

1.1.2 高温部位的腐蚀

高温腐蚀主要包括高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀。

（1)高温硫腐蚀。原油中的硫主要是非活性硫，它与金属一般不会直接发生反应造成腐蚀，非活性形成的硫化亚铁在金属表面会形成半保护性膜。在340℃~400℃时，硫化氢可分解产生H2和活性很高的单质硫，促进腐蚀发生。当在420℃~480℃时，高温硫对设备腐蚀最快。

（2）高温环烷酸腐蚀。环烷酸是有机酸的总称，包括环烷酸、脂肪酸、芳香酸以及酚类，以环烷酸含量最多，故一般称石油中的酸为环烷酸，其沸点约在177℃~343℃。高温环烷酸腐蚀特点：发生在酸值＞0.5 mg KOH/g、温度在220℃~400℃之间的高流速介质中。腐蚀发生于液相，汽相无腐蚀，但在汽液相交变部位、有流速冲刷区及涡流区腐蚀最为严重。腐蚀率随酸值的增加而升高。235℃时，酸值提高1倍，碳钢腐蚀率增加2.5倍。在270℃~280 ℃腐蚀性最强，温度继续升高，环烷酸部分气化未冷凝，液相中的环烷酸浓度降低，腐蚀性下降。350℃时，气化速度加快，气相速度增加，腐蚀加剧。350℃~400℃腐蚀性最强。425℃时，环烷酸基本气化，对设备高温部位不再产生腐蚀。当环烷酸存在时，环烷酸与硫化亚铁膜直接反应，生成环烷酸铁和H2S，H2S和Fe又可以反应，从而促使腐蚀加剧。

2 防护措施

为了能够有效防止设备腐蚀，在选用设备的材质时，应该根据所处的不同腐蚀部位来选择不同的材质。对于那些容易遭受腐蚀的部位，应该尽量选取抗腐蚀性强的材质。碳含量大的材质容易遭受腐蚀，而Cr、Ni、Mo等对于增加材质的抗腐蚀性比较有利。除了采用耐蚀材质外，有时还要进行表面处理，如碳钢表面渗铝处理和金属镀膜等。也可以在冲蚀比较严重的部位改用大管径管道或者安装缓冲板，以此来降低冲蚀的影响。

2.1 低温腐蚀部位的材质选型

低温部位的腐蚀发生在初馏塔和常压塔顶部、塔顶冷凝系统、减压塔部分挥发线和冷凝系统。这类循环腐蚀对于碳钢为均匀腐蚀，对于0Cr13钢为点蚀，对于奥氏体不锈钢为氯化物应力腐蚀开裂。

在塔顶上部低温腐蚀部位和上部封头材质选用20R+00Cr17Ni14Mo。塔体下部高温腐蚀部分和塔体下部封头材质选用20R+0Cr13，冷凝器的管束和空冷器管束内壁采用镍磷化学镀层，钛纳米聚合物涂料防腐涂层。塔顶冷凝系统重点腐蚀部位可选用耐H2S腐蚀的材质，空冷管束入口段插入L=400 mm钛管，塔顶换热器选用钛材或316L，冷凝器的管束和空冷器管束内壁可采用镍磷化学镀层，钛纳米聚合物涂料防腐涂层。而常压塔塔顶换热器材质选用双相不锈钢时，双相不锈钢的固溶组织中铁素体相和奥氏体相约各占一半，双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，将奥氏体不锈钢具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，达到最佳的防腐蚀效果。双相钢选用3RE60和SAF2205。

2.2 高温腐蚀部位的材质选型

用耐高温硫腐蚀、高温环烷酸腐蚀的材质，是解决高温系统腐蚀最有效的方法。分别对2种高温腐蚀提出材质选用：

（1）高温硫腐蚀中，腐蚀发生在加热炉炉管内壁，分馏塔进料层以下，减压塔底的渣油和原油换热器、渣油泵叶轮和重油泵的出口管线等。主要选材如Cr5Mo、Cr9Mo、0Cr13、1Cr18Ni9Ti等、防止高温酸和硫腐蚀除了采用耐蚀材质外，有的还要进行表面处理，如碳钢表面渗铝处理和金属镀膜等。渗铝碳钢表面经氧化后生成一层致密的Al2O3保护膜，具有良好的耐环烷酸腐蚀、抗硫化和冲蚀性能，而且成本较低；

（2）高温环烷酸的腐蚀中，腐蚀发生在常压蒸馏和高真空减压蒸馏的设备、高温油泵、塔进料层、回流线、换热器等。主要选材如Cr5Mo、0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni12Mo2 等防止常减压蒸馏装置设备和管道的腐蚀。设备、管道的材质选用外，还应采用工艺防护措施“一脱三注”原油电脱盐，注中和剂、注水、缓蚀剂和利用在线监测系统进行腐蚀监测掌握腐蚀速率、分析原因。常减压蒸馏装置的低温部分需要结合工艺防腐蚀进行，而高温部位的防腐蚀主要是以材质升级为主，再辅以定点测厚、在线腐蚀监测和氢铜监测等腐蚀监测手段。

3 常减压减压塔填料运行故障原因分析及对策[2]

3.1 某公司常减压装置简况

某公司常减压装置减压塔采用高效规整填料,全塔分5段,分别为减一线、减二线、减三线、减四线和洗涤油段,与武汉分公司减压塔填料结构形式基本相同。填料及内件材质为316L,填料钢带厚度O.15mm。自2003年初以来,在减压塔侧线泵入口处发现有大量填料残片,表明规整填料腐蚀损失加剧,因减压塔内使用的规整填料厚度只有0.15mm,厚度偏薄,经生产运行检测,该规整填料的设计寿命为3年,判断该规整填料使用寿命已到期。2004年6月装置进行了检修,发现减三线填料、减四线填料及重洗涤油填料(减四线集油箱下填料)完全腐蚀,填料呈脆性,一触即碎,减二线填料部分腐蚀,减一线填料基本完好；为保证安全运行3~4年,故对第一、二、三、四、五等五段规整填料拆卸更换。此次大修后,减三中、减四中填料材质采用317L,其他为316L-T(OOCrl7Nil4Mo2.5),其中Mo含量大于2.5%,填料钢带厚度也增加到

0.2mm~0.25mm。

另一公司减压塔填料构造、材质与某公司常减压装置减压塔填料结构、材质相同,在减压二中回流部位加注了高温缓蚀剂,注入量为20×10-6,一中回流已安装了高温缓蚀剂注入设施,准备加注。据该车间介绍,上次减压塔检修过程中,加注高温缓蚀剂的三线填料无腐蚀,未加注缓蚀剂的减二线和四线填料出现中部坍塌,部分填料脆裂,其他段填料状况较好,故只对受