石化设备H2S腐蚀及控制

石化设备H2S腐蚀及控制

张继红

张继红（中国石油大庆炼化分公司机动设备处，山东大庆163411）

作者简介：张继红（1972-），女，工程师。

摘要：文章针对石油炼制过程中存在的硫化物腐蚀问题，从腐蚀原因分析，腐蚀机理及腐蚀控制三方面较为系统的总结了炼油厂防止硫化氢腐蚀技术，为石化企业安全生产提供有益借鉴。

关键词：石化；H2S；腐蚀中图分类号：TQ050.9

我国东部油田逐步进入开发后期高含水开发阶段，在该阶段油藏含水率往往高达90%以上，甚至达到98%左右，受长期注水开发影响，随着地层水的冲刷作用和轻质组分的不断被采出，以及油藏中微生物的生物降解作用的综合影响，地层内部的原油物性逐渐具有粘度增加、变重变稠、酸值增加的趋势，同时，随着国际合作项目的扩大，进口高硫原油数量也急剧增加。而石油炼制生产过程经常在高温，高压，高流速条件下进行，原油品质的变化不可避免的造成石化炼制行业中石化设备的腐蚀加重。国内外已经报道过多起由于硫铁化合物所引发的事故，其中在湿H2S环境条件下的应力腐蚀开裂引起的失效事例的报道也有逐渐上升的趋势。

1腐蚀原因分析

高温硫化物的腐蚀,主要是指石油炼制企业在炼制含硫或高硫原油时，发生在常减压装置240℃以上的高温重油部位以及催化裂化、延迟焦化、热裂化等装置及相应管线等部位的腐蚀。硫化物对设备的腐蚀与温度有关。当系统温度条件达到240℃以上时,原油中所含的硫化物开始分解,生成H2S，随着生产过程中产生的H2S逐渐累积，在高压容器或装置内部达到一定浓度后，就会对设备产生腐蚀。研究表明，这类腐蚀会随环境温度的升高而进一步加剧腐蚀的程度。

腐蚀产物以硫铁化合物的形式存在，一方面降低了设备的机械强度和热效率，使相同压力条件下，受H2S腐蚀影响的设备易于产生应力开裂，也对设备的安全运行产生隐患。另一方面，发生了腐蚀的设备在停工检修时,由于空气的大量流入,使腐蚀产物硫铁化合物与氧气充分接触，会发生热化学反应放出热量，此时，需要采取相应措施，防止可能产生的因局部温度迅速升高而引起的易燃物燃烧，杜绝可能对设备、人员和安全生产带来的隐患。

综合分析表明，高温、高压、湿H2S环境下，H2S应力腐蚀是导致炼油厂设备常常受损害的最主要原因。由于在石油炼制过程中，存在于湿H2S环境条件下的设备占有很大比例，这类具有潜在的腐蚀开裂破坏机理的环境条件给设备带来了很大隐患，大大增加了石油炼制设备的安全风险。

2腐蚀类型

通过目前行业内部发生的相关事故原因分析表明，原油品质是影响炼制设备腐蚀的主要原因，由于原油中所含硫在高温高压条件下分解生成H2S，对设备产生腐蚀。而针对常规原油设计建造的而石化炼制设备，会因原油含硫的增高而加剧设备的腐蚀程度，从而缩短安全使用期。

统计表明，炼制设备的腐蚀可分为全面腐蚀和局部点创面部位腐蚀两大类，通常情况下，全面腐蚀在设计考虑的范围之内，在选材时已经考虑到年腐蚀速度和设备的使用和更换年限，只要按照设计要求进行选材和生产运行管理，就能够保证其安全使用期。而局部点创面部位腐蚀由于发生的随机性较强，原因多样、监控工作量较大，设备的选材制造和生产运行管理方面的原因均存在。炼厂实际案例分析表明，炼制设备发生的腐蚀事故大多是由于局部腐蚀造成的。

3腐蚀控制

①炼油厂石油炼制设备选型中，考虑设备有可能产生腐蚀，考虑相关耐蚀材料的应用，在炼制高含硫原油时，脱硫工艺中尽量采取措施降低H2S浓度。

石化炼制设备选材时，要考虑材料钢中有害杂质硫、磷的含量对应力腐蚀的影响。由于钢中硫化锰夹杂物会引起氢致裂纹的开裂，而磷的微观偏析含量的增高会加速氢致裂纹的扩展。因此为提高钢的抗湿H2S腐蚀性能，应将钢中硫、磷含量降到最低，否则硫、磷含量偏高将增大在湿H2S环境下的应力腐蚀开裂的可能性。

因此，准确选择适宜的材料，确保石化炼制设备的制造质量是控制化工设备腐蚀的关键。在选用金属材料时应限制钢中有害杂质硫、磷的含量，不仅可改善压力容器的制造工艺性，更重要的是可显著改善压力容器钢的使用性能，从而大大提高压力容器的使用安全性。我国标准规定压力容器用钢中硫含量≤0.020%,磷含量≤0.030%，实际选用中最好在≤0.010%以下。

②严格检修焊接工艺质量控制，保证焊接质量。石化企业停车检修现场施工工艺不易控制,质量常被忽视,往往造成投运后,设备早期失效，防止焊缝及热影响区开裂,大型换热器制造中，焊缝焊完后要进行消氢处理，整体焊后还要进行整体消除应力热处理，一般采用在500～600℃保温2h来消除容器制造中残余应力，达到防止腐蚀破裂的目的。

③在易于发生局部腐蚀的部位，采用保护性防腐涂层及相关配件，定期检换。

④要定期进行设备检验，及时发现缺陷，及时处理，根据实际情况，做出安全使用期限的评估，保障石化设备的安全高效运行。

4结语

石油炼制过程中存在的腐蚀问题是石化炼制行业面临的客观实际，通过对发生腐蚀的原因进行分析、根据原因进行相应预防腐蚀措施的制定和相关配套检测，这些工作对于石化设备的安全使用，减少安全隐患，提高企业经济效益都是具有重要意义的。

参考文献：

[1]盛长松,贾鹏林,王维宗.石油化工设备腐蚀的防护与监测[J].石油化工腐蚀与防护,2005,(6).