淺談石油化工設備腐蝕與防護

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淺談石油化工設備腐蝕與防護:淺談石油化工設備在濕硫化氫環境中的腐蝕與防護

[摘要]：本文主要分析和探討在濕硫化氫環境當中，石油化工設備所存在的常見腐蝕情況以及相應的防護措施，從而更好的降低設備的被腐蝕程度，提高設備的使用效率和壽命。

[關鍵詞]：石油化工設備 濕硫化氫 腐蝕 防護

濕硫化氫環境容易導致大部分的石油化工設備出現各種腐蝕開裂問題，對設備的使用生產造成極大的安全隱患和危害。因此，必須要加強對石油化工設備的防腐蝕工作。

一、濕硫化氫環境中石油化工設備的腐蝕狀況

石油化工設備在濕硫化氫環境中非常容易被腐蝕，通常其腐蝕的類型主要包括以下四種，具體表現為：

1、由氫氣引起的開裂

大部分石油化工設備的材質是鋼材，而鋼材的內部一般都會或多或少的存在氫氣泡。這就導致在環境壓力不斷增加時，這一范圍的氫氣鼓泡會出現裂紋，并且逐漸發展成彼此之間的相互連接狀態，從而最終形成氫致開裂。這一狀態的特點是分布具有階梯狀，且延伸方向與鋼材表面平行。

2、由應力導向引起的氫開裂

石油化工設備長期處于濕硫化氫環境下，其接管處、裂紋狀缺陷處、腐蝕開裂處以及突變幾何狀部位會出現有規律的開裂。這主要是由于石油化工設備在應力作用下，其氫氣會在缺陷處與夾雜物的縫隙間聚集，從而導致出現一排排與應力方向相垂直的小裂紋，而且設備中熱影響作用越大的區域（焊接接頭、高應力集中部位）其裂紋開裂情況越嚴重。

3、由氫氣引起的鼓泡

通常情況下，濕硫化氫環境中石油化工設備經過長時間腐蝕后，其在設備內壁的淺表面會出現大小不一的氫鼓泡。這是由于濕硫化氫環境中的含硫化合物在對設備設施中的碳鋼材料進行腐蝕時，會同時分解出相應的氫原子，并容易滲透、聚集到設備鋼材中存在裂紋、夾渣、缺陷等狀況的部位，經過聚合反應形成氫分子。這些氫分子經過不斷的聚攏、融合，會在碳鋼表面形成極大的膨脹力，從而對鋼材中的晶格界面造成巨大的壓力，經過長時間的累積后，就會致使其界面開裂，最終呈現氫鼓泡的狀態。

4、由應力、硫化物引起的腐蝕

這種腐蝕狀況通常是在設備的熱影響區域以及高硬度區域等出現。石油化工設備中的碳鋼材料與濕硫化氫經過化學腐蝕作用，會產生出一定的氫原子，在這些原子的滲透作用下，鋼材內部的晶格結構遭到溶解和破壞，引起鋼材出現“氫脆”現象。當石油化工設備在受到外加應力或殘余應力的影響時，就容易引起腐蝕開裂問題。

二、濕硫化氫環境中石油化工設備的防腐措施

根據石油化工設備在濕硫化氫環境下容易出現的腐蝕類型，各石油化工企業在今后的設備管理工作中，可以通過采用以下幾個方面的方法和措施來有效地預防和降低設備的被腐蝕情況。具體措施如下：

1、安裝過程中的防腐蝕措施

安裝工人在進行石油化工設備的制造安裝時，一定要注意以下幾點，以便于更好的預防和降低設備的腐蝕。具體包括：

1）對設備各配件進行檢查，確保其幾何尺寸同規定標準相一致；

2）在焊接時，要盡可能的降低焊縫結構中的合金成分；

3）不允許采用強力組裝方法進行設備安裝；

4）采用射線和超聲波對焊縫進行探傷檢查，確保焊縫質量；

5）要盡可能的將焊縫的硬度控制在200HB以內；

6）設備焊接完成后，要嚴格進行相應的熱處理，以便將殘余的應力消除。

2、選材過程中的防腐蝕措施

對材料的合理選擇能夠有效降低石油化工設備的被腐蝕率，因此，必須要重視加強對相關設備材料的科學、合理選擇。這里需要注意一下幾點，即：

1）在濕硫化氫環境中，氰化物的質量濃度>20mg/I，硫化氫的濃度質量>50mg/L時，其內件材質一般選擇0Crl3鋼材，殼體鋼材一般選擇碳錳鋼或碳鋼的復合鋼板。

2）在濕硫化氫環境中，硫化氫的濃度質量>50 mg/L，而氰化物的質量濃度不確定時，通常殼體的鋼材是選擇碳錳鋼或碳鋼，并保證其抗拉強度在414Mpa以內。

3）除上述兩點外，盡量降低設備鋼材中P、S、Mn的質量分數以及盡可能的提升材料純度也是降低設備腐蝕的重要措施之一。

3、使用過程中的防腐蝕措施

在石油化工設備的使用階段，操作人員一定要熟練掌握設備的操作方法、步驟以及相關養護工作，規范操作流程，嚴格工藝標準，努力做好防腐工作中的相應工作（如緩蝕劑、加堿、指標測定等），并及時、定期的做好設備腐蝕高危部位的防腐保養，加強日常工作中的動態監控，從而更好的確保石油化工設備的使用狀態。

4、檢測過程中的防腐蝕措施

要定期的對石油化工設備進行安全檢驗，以掌握和保證設備在使用期間的安全性和防腐效果。其檢驗的內容主要是對壓力容器的檢驗，一般包括：設備結構檢測、表面狀況檢測、鋰氏硬度檢測、溶劑去除型滲透檢測、內表面熒光磁粉檢測、測厚、超聲波探傷檢測、X射線探傷檢測等。檢測人員一旦發現安全隱患或問題，一定要及時、科學、正確的對缺陷部位進行分析，并進行相應的修復和處理，從而確保設備使用的安全性。

結語：

對石油化工設備的防腐蝕工作是一項動態的、長期性的工作，企業只有從而材料、安裝、使用、維護等多個方面著手加強，才能更好的確保石油化工設備在運行期間的正常、安全。

淺談石油化工設備腐蝕與防護:石油化工設備腐蝕機理與防護措施的探究

摘 要：隨著“十三五”期間我國的進口原油使用權和進口權逐漸放開，我國進口原油呈增長趨勢。進口原油中主要為含硫酸度較大的原油，對煉油與石化設備具有嚴重腐蝕性。為此深入探究我國石油化工設備的腐蝕機理及腐蝕規律對石油化工設備的防腐蝕措施具有重要的指導作用。防腐蝕技術的提高對于延長石油化工設備壽命具有重要的意義。

關鍵詞：原油；腐蝕性；腐蝕機理；腐蝕規律；防腐蝕措施

1.設備腐蝕類型

1.1從腐蝕的外觀形態看，金屬腐蝕可分為全面腐蝕和局部腐蝕：

全面腐蝕也稱均勻腐蝕，腐蝕反應不同程度的分布在整個或大部分金屬表面上進行著化學或者電化學腐蝕，從宏觀上難以區分腐蝕電池的陰極和陽極。局部腐蝕即非均勻腐蝕，腐蝕現象僅發生在金屬的突出的零件或者下陷的凹槽區域，其他部分幾乎沒有腐蝕或者發生微小的腐蝕。

1.2按照腐蝕的機理分類可將腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕：

所謂化學腐蝕是指金屬與介質直接發生化學變化所產生的腐蝕 ，這種腐蝕的特點是在腐蝕過程中金屬內部以及金屬與介質之間沒有發生電流 ，這是化學腐蝕和電化學腐蝕最為本質的區別?；瘜W腐蝕是指非電解質溶液直接與金屬發生化學變化。電化學腐蝕是指金屬與電解質溶液間因為電荷的流動而發生變質的腐蝕 ，在腐蝕的過程中陽極失去電子，陰極得到電子從而形成電流。

1.3 其他腐蝕

除了這幾種腐蝕類型也有其他的一些腐蝕種類，可以根據不同的情況進行分類，如按照設備的腐蝕類型分類可分為熱處理腐蝕、電焊腐蝕、物理腐蝕等。按照腐蝕原因分類可分為疲勞腐蝕、晶點腐蝕、磨損腐蝕、高溫氧化反應等，其中高溫腐蝕對設備影響較大。

2.石化設備腐蝕機理分析

2.1 氯化物腐蝕

在原油加工過程中原油中的氯化鹽會水解，其原油中的氯化物主要有氯化鎂、氯化鈣、氯化鈉等。其中氯化鎂在120℃以上時開始水解，氯化鈣在150℃以上時開始水解，氯化鈉在230℃以上時開始水解，340℃時只水解2%，在蒸餾裝置氯化鈉一般不會水解但當原油含有環烷酸或某些金屬時（如鐵、鎳、釩等）氯化鈉可在 300℃以前就開始水解。氯離子與氫離子結合，當HCl濃度達到一定值時會與石化設備發生如下反應：2HCl+FeFeCl2+H2

2.2 硫化物腐蝕

燃料油在燃燒過程中生成含有SO2和SO3的高溫煙氣，在加熱爐的低溫部位，SO2和SO3與空氣中水分共同在露點部位冷凝，產生硫酸露點腐蝕。還有一些非活性硫不斷向活性硫轉變。在油氣中干燥的H2S對金屬材料沒有腐蝕作用，只有溶解在水中時H2S才具有了腐蝕性。而且H2S在水中的溶解度相對于CO2和O2較大，H2S一旦溶解于水溶液便立即呈現酸性。H2S離解產物HS-、S2-吸附在金屬的表面，形成吸附復合物離子Fe（HS）-。吸附的HS-、S2-使金屬的電位移向負值，促進陰極放氫的加速，而氫原子為強去極化劑，易在陰極得到電子，同時使鐵原子間金屬鍵的強度大大削弱，進一步促進陽極溶解而使鋼鐵腐蝕。

2.3 環烷酸腐蝕

原油中有機酸的主要是環烷酸（RCOOH），其余有苯酚類、脂肪酸和硫醇等有機酸性化合物。環烷酸除了與鐵直接作用發生腐蝕反應外，還能與FeS反應生成可溶于油的環烷酸鐵，進行循環腐蝕。一般認為環烷酸腐蝕的反應機理如下：2RCOOH+FeFe（RCOO）2+H2 2RCOOH+FeSFe（RCOO）2+H2S

3.模M結果和討論

本有限元仿真分析模型是以深10mm寬0.5mm的鋼鐵縫隙腐蝕為例對石化設備在酸性環境下的腐蝕機理做一個定性的分析。在仿真過程中未考慮離子在縫隙寬度方向的變化，并應用Nernst-Planck 方程來描述離子在電解質中的運動。

鐵在縫隙中溶解的反應式：Fe（s） Fe 2+ （aq） +2e-陽極極化曲線如圖3所示。

金屬陽極隨裂紋深度的電勢的變化情況如圖4所示：

隨著裂縫深度的深入陽極電勢逐漸減小，可能是裂縫邊緣處聚集了較多來自裂縫深處的鐵離子所導致。

腐蝕電流密度隨裂縫深度的變化曲線如圖5所示：

由圖可知最大腐蝕速率發生在距離裂縫大約0.25mm處，此處可能流場環境更適合電荷（電子、離子）的運動，從而使局部電流腐蝕速率增大。

本模擬結果對石化設備在酸性環境中的腐蝕做一個定性的分析，可以加深對金屬腐蝕機理的研究。

4.石化設備防腐蝕措施

石化設備防腐蝕措施主要有一下方面：1）對石油化工設備采取“一脫四注”的防腐技術，“一脫四注”防腐是目前我國主要的防腐技術，尤其在石油化工設備領域也有著極為廣泛的應用。在石油化工設備的生產中應“一脫四注”技術，其中“一脫”指的是利用設備對原料中的多余的鹽分進行脫除，利用電脫鹽設備可以將石油原材料中的鹽一次性去除60%―90%。而“四注”指的是在石油化工設備生產中向設備內注入堿、氨、水以及各種抗腐蝕劑。2） 選用材質適合的金屬，合理選擇材質是防止和控制化工設備腐蝕的最普遍和最有效的方法。在石油化工設備金屬材質的選材過程中應考慮在材料的力學性能、材料在各種介質環境的耐腐蝕性能，還應綜合考慮材料的加工工藝性能和經濟性。3） 利用表面改性技術獲得防腐性鍍層。近年來，隨著防腐技術的不斷發展，表面改性防腐技術呈現多樣化趨勢：烤漆、噴涂、電化學鍍、熱浸鍍、電刷鍍、激光鍍膜等，防腐復合鍍層由于其獨特的物理、化學、生物和機械性能從而得到了迅速發展。

5.結語

綜上所述，石油化工設備腐蝕對設備的安全穩定運行產生了重大威脅，認真分析和總結導致其腐蝕的原因，并采取應用具有針對性的防腐技術，盡可能地提高延長石化設備的壽命是擺在煉化企業面前的艱巨性課題。本文是在對石油化工設備腐蝕機理及原因分析的基礎上對如何增強石油化工設備的抗腐蝕性的具體措施進行了詳細闡述。

淺談石油化工設備腐蝕與防護:石油化工設備腐蝕的防護與監測

摘?要 在石油的開采和冶煉的工程中我們需要用到很多的機械加工輔助設備，由于這些設備所處工作環境的惡劣以及保養不周等原因，在設備使用過程中會經常發生腐蝕現象。這些腐蝕現象會對石油化工設備造成損壞，導致石油開采與產品生產成本提高，石油的生產率降低，更有可能威脅到周圍的環境，造成巨大的工業污染。本文旨在對石油化工設備腐蝕的防護與監測問題進行分析，以預防與監控現實中可能出現的設備腐蝕問題，提出良好有效的對策。

關鍵詞 石油化工；設備腐蝕；防護；監測

要探究出更有效的防護與監測腐蝕的措施，必須先從石油化工設備的腐蝕源頭出發，根據理論與實例，淺析與羅列可能造成設備腐蝕的途徑。并且針對這些可能發生腐蝕的情況，制定出相應的防護與監測措施，以達到一定的防護效果。當應力和腐蝕環境組合時，很容易造成設備的腐蝕與損壞。

1 原油中存在的腐蝕介質

1.1 無機鹽的腐蝕

原油在開采中，原油中的水分經過脫水處理，已大大減少。但仍然不能完全去除水分，這部分水分中帶有一定成分的無機鹽，如氯化鈉和硫酸鈉等，當這部分水分與原油產生乳化結合，之后由于煉制原油過程中的加熱處理，該類無機鹽便會因為受熱而發生水解。之后便會形成某些強腐蝕性的氣體，如氯化氫氣體等。這些氣體隨著水蒸氣共同從塔頂排出，在塔頂冷卻時，強腐蝕性氣體會形成酸性溶液，對塔頂附近的機械系統造成酸性腐蝕，破壞其冷卻功能。

1.2 硫化物的腐蝕

眾所周知，原油中含有一些硫化物，常溫常壓下，或溫度并不很高的條件下，硫化物并不會對設備產生明顯的腐蝕與損害。但是，當溫度接近或高于三百五十攝氏度時，電化學腐蝕情況便尤為嚴重。并且，其腐蝕能力會隨著溫度的增高而持續加強，例如在設備減壓等條件下，該類情況下的高溫對硫化物的活性起到了強有力的催化，腐蝕程度較高。

1.3 氮化物的腐蝕

除了上述幾種物質以外，原油中還存在著某些氮化物。在石油的加工過程中，該類氮化物會經過一系列反應，生成氨氣等。該類氣體或物質在石油的蒸餾過程中與水結合，也會生成腐蝕性物質，促使設備發生又一種電化學腐蝕。并且，硫化氫與氨水共同反應，會使電化學腐蝕加重，對儲存罐或管道內壁涂料造成腐蝕，在石油產品生產中造成設備的故障和一些事故的發生。

1.4 水分造成的腐蝕

在無機鹽腐蝕中我們可知，是由于水分中存在的無機鹽對石油化工設備造成了一種腐蝕，然而，石油開采過程中，或者石油分餾、冷卻過程中所產生及引進的水分，也會給設備制造了一個適宜的腐蝕環境，同時，水分也未化學反應的順利發生提供了良好的條件。冷卻器中的水分與石油分餾中產生的部分物質進行溶解反應，使設備構造或分餾、冷卻系統造成損毀或破壞。并且，該類情況在易腐蝕部位時有發生，例如儲油罐底部等。再次，系統中堆積的水分會在管道及機械系統中形成水垢或造成金屬管道的生銹堵塞。這在冷卻裝置中最為常見，會造成石油產品泄露或污染的可能。

2 外界環境中存在的腐蝕介質

現階段我們發現，大多數石油化工廠的設備是存在于露天的情況下，或者大部分暴露在自然環境中。因此，外界中主要的腐蝕介質來源于大氣中，這些大氣腐蝕會對設備造成不同成對的侵蝕與破壞，從而影響設備的正常工作與石油的正常生產。

2.1 水蒸氣

在自然環境中，空氣里存在一定量的水蒸氣，其大多情況下以氣態形式出現在大氣中，因此并不會對石油化工設備帶來任何影響。然而在溫度較高或溫差較大的天氣下，熱的水蒸氣碰到金屬設備表面，冷卻凝結成為液態水。而由于設備金屬表面不完全光滑，因此在設備表面凹陷處會存在液態水的累積，累積較厚的水膜與空氣中酸性或堿性氣體雜質產生相應物理或化學反應，形成腐蝕性溶液，導致該類設備產生電化學腐蝕。

2.2 氧氣以及其他氣體

金屬設備所具有的化學活性強，在長期與空氣接觸下，空氣中的氧氣會與其作用形成氧化膜。雖然這層氧化膜會對設備表面形成一定程度的保護作用，但是由于工業環境中，二氧化硫等酸性氣體大量存在，其會對設備表面的氧化膜造成破壞，導致其與設備金屬表面接觸產生化學反應，加重對金屬設備的腐蝕。

3 石油化工設備腐蝕的防護措施

3.1 石油化工設備的設計

要注重腐蝕的防護，首先要從石油化工設備的合理設計開始。我們需要充分考慮腐蝕產生的原因及腐蝕介質源頭，使設備的設計體現出腐蝕控制措施。這個設計包括設備的選擇，設備的構造與結構設置，在設備易腐蝕部位，加強保護措施的設計與布置，例如添加保護罩等，使設備易腐蝕部位減少與外界接觸等等措施。

3.2 石油化工設備的材質選擇

石油化學設備的材質選擇，也是其防護腐蝕的一項重要措施，在石油產品的生產中，設備材質的物理化學特性影響著設備的使用壽命及安全性等。在石油產品生產中，合金與不銹鋼等金屬材料廣泛運用，然而該類金屬材料由于其本身特性，總是容易被酸堿溶液等腐蝕。非金屬材料相對之下，具有更良好的耐腐蝕性，并且其種類繁多，在石油化工設備中逐漸運用，如玻璃纖維等。隨著科技的發展和進步，各種新型材料也正被廣泛研制，種類不斷增加，為之后的設備腐蝕的防護奠定堅實的基礎。

3.3 電化學腐蝕防護

電化學腐蝕的防護主要由陰極與陽極防護組成。其中，對于陰極防護，一般做法是，將一定量的陰極電流通入金屬設備表面，抑制金屬離子的溶解，防止金屬的腐蝕。同時，對于陽極，方法是通入陽極電流，以使電位提高，有效抑制金屬的腐蝕。

3.4 石油化工設備表面的防護

在石油化工設備的表面，增加防護層十分重要。在外可防止金屬設備表面與外界大氣中的腐蝕介質的接觸，在內可防止原油中腐蝕介質對設備內部裝置的腐蝕，避免不良腐蝕反應的發生。

現階段，石油化工設備中常采用的添加防護涂料的方法進行防護。在金屬表面增加金屬或非金屬層，隔絕外界或原油內部的腐蝕。同時也要根據物質的特性和所使用環境的情況選擇合適的涂料或

鍍層。

4 設備正常運轉的監測

為了保證石油化工設備的長期正常工作運轉，除了進行相應防護操作，例如改進設備易腐蝕部分的材質，合理使用相應防腐蝕涂料等，還需要對設備進行全方位監控，實時監測設備狀況。

石油化工設備運轉過程中發生的異常故障可分為工藝和設備故障兩類。兩種故障在一定情況下會交織發生，造成設備部分溫度過高，致使設備部分異常受熱變形、開裂等損壞情況，進而造成石油產品泄漏或與外界不良接觸，導致污染發生。需要建立起有效監控系統，采用先進儀器對石油化工設備的腐蝕情況實時監測，盡早發現和預防腐蝕造成的危害，避免更大危害的產生。

同時也要對監測設備進行定期維護與保養，檢修其出現的日常問題，保證該儀器設備的正常使用和正常監測，及時預防石油化工設備腐蝕帶來的生產上的危害。

5 結論

隨著國家石油化工產業的發展與進步，石油化工設備的腐蝕現象也不斷增加，其導致的設備損毀及安全事故也時有發生。通過以上對設備腐蝕原因的全面分析，歸納總結出了相應的防護與監測方法。當然，上述分析的也只是常見的腐蝕狀況，在實際中，仍然存在其他的腐蝕問題，需要根據實際狀況，制定有針對性的防護措施與補救方法及對策，同時，要逐步采用先進的狀態監測儀器對運行中的設備進行腐蝕狀態監測， 為預測維修打好基礎 。防護與監測并重，將腐蝕的危害降到最低，將腐蝕的破壞程度大大降低。