炼油装置碱液设备和管线的腐蚀

炼油装置碱液设备和管线的腐蚀

牛红超

中国石油哈尔滨石化公司   黑龙江哈尔滨  150056

摘要：造成石化企业催化重整设备腐蚀的原因是多方面的，这与原油自身腐蚀性、生产过程中的介质破坏等一系列因素存在相关性。因此为有效预防潜在生产安全风险，应深入探索石化企业催化重整设备腐蚀的原因及其处置措施。

关键词：炼油装置；碱液设备；管线腐蚀

引言

石油炼制设备经常暴露于高温、高压、酸性、碱性等极端工作环境，同时还受到含有硫化物、氯化物等腐蚀性物质的影响。这些极端条件使得设备表面容易发生金属腐蚀、腐蚀疲劳和应力腐蚀裂纹等现象，进而降低设备的性能、寿命甚至引发安全隐患。因此，对于炼制设备的材料选择、涂层技术以及腐蚀监测与防护方法等方面都进行了持续的研究和创新，以应对腐蚀带来的挑战。

1碱液储罐腐蚀

1.1碱储罐内部附件腐蚀

油品车间碱储罐清罐检修中发现，罐内加热床管线外表面出现很多凹坑状腐蚀，腐蚀坑深1mm左右，最大直径5mm，无规律分布在外表面，加热床材质20#钢，1.0MPa蒸汽作为加热热源。

1.2碱液管道腐蚀

油品车间储运系统和脱硫装置中的碱液管道，使用多年经常出现泄漏问题，都发生在焊缝及热影响区，腐蚀问题都是裂纹，作临时打卡子处理，利用大修机会对所有管道进行了更新，材质由原来的20#碳钢升级为304不锈钢。

2炼油设备的腐蚀原因

2.1化学性质差异

在石油炼制过程中，酸性环境是导致设备腐蚀的重要原因之一。石油中的含硫、含氮和含氧等化合物，在加工过程中会产生酸性物质，如硫酸、硝酸等。这些酸性物质与设备金属表面相互作用，形成酸性腐蚀环境，加速金属的腐蚀速率。例如，硫酸可以与金属表面的氧化物形成硫酸盐，降低金属表面的保护层，使金属暴露在更容易腐蚀的环境中。此外，酸性环境还可能引发应力腐蚀裂纹，由于酸性环境下金属的应力敏感性增加，使得金属在受力情况下更容易出现裂纹。

2.2高温高压条件

在高温高压条件下，石油炼制设备金属的结构发生变化，进而导致腐蚀问题。金属在高温环境下容易发生相变、析出和晶格变化等现象，这些变化可能削弱金属的强度和耐腐蚀性能。例如，金属晶界的变化可能会导致晶间腐蚀问题的产生，而金属晶粒的生长也可能促进腐蚀疲劳。这些结构性变化可能会加速金属的腐蚀速率，降低设备的寿命。与此同时，高温高压条件下，石油炼制设备的腐蚀速率加快，加剧了腐蚀问题的严重性。在高温高压环境中，金属与腐蚀性介质的反应速率通常会增加，导致金属表面的腐蚀速率明显加快。特别是存在硫化物、氯化物等腐蚀性物质的情况下，高温高压条件可能引发局部腐蚀，造成设备金属表面的局部损害，从而加速腐蚀的传播和扩展。除此之外，高温高压条件还容易导致应力腐蚀问题。石油炼制设备往往需要承受内外部的应力，而在高温高压环境下，金属应力敏感性增加，使得金属更容易受到应力腐蚀的影响。应力腐蚀是一种在腐蚀介质存在的情况下，金属在受到应力的作用下发生腐蚀裂纹的现象。高温高压条件下，金属的强度和韧性可能会降低，从而加剧应力腐蚀裂纹的发生，进一步损害设备的完整性和可靠性。

2.3设计考虑不周，存在一些缺陷，造成腐蚀

用于气体冷凝冷却设计的多台空气冷却器或增湿空气冷却器组，介质进出口管道、阀门，如采取“一字型”排列，虽然设计简单省料，减少了投资，但是进料不均衡，致使空冷器的部分管束被腐蚀。尤其是当进料为气液两相物料时，由于气液两相物料的流动阻力不同，液相物料由近处进入空冷器，气相物料从远处进入空冷器，气相物料进入空冷器，被冷却急剧降温由气相变成液相，空冷器的管束被严重腐蚀，若空冷器进出口管道、阀门设计改为对称型排列，即保证各组空冷器流量均匀的同时，在分支前的主管应有一定长度的直管能够等量分配流，空冷器的腐蚀就会大大减轻。又如混合溶剂的蒸发分离塔，塔底的液相物料抽出在塔外的重沸器中被加热变为气相，再返回塔底，液相变成气相，体积呈几十倍的增长，因此，返回塔底的气相管道也应该相应加粗，可是设计人员往往设计考虑不周，返回塔底的气相管道加粗不够，造成管道被冲蚀，特别是管道上的弯头极易被腐蚀穿孔发生泄漏。再如加热炉的多路出口管道汇总后，一般都是以45°的弯头并入转油线，但中石油一家企业的常减压蒸馏装置的常压蒸馏加热炉转油线以90°的弯头并入转油线，造成弯头被冲蚀腐蚀减薄严。再如中海油炼化企业的常减压原油蒸馏装置的减压出口转油线，由于空间狭窄，将转油线设计为蛇形管并立式安装在平台上，蛇形管转油线受热向上膨胀，而沉重蛇形管转油线向下压，产生了应力，使焊缝胀破，易发生腐蚀等问题。

3降低管道腐蚀发生的措施

3.1提高焊接质量

焊接质量缺陷容易产生局部碱液富集浓缩，因此焊接施工中要加强焊接质量的检查控制，减少焊缝表面缺陷。特别是小接管焊缝的施工要特别注意，应从组对、焊接严把质量，确保焊接后的根部焊缝质量。在焊接工艺上尽量采用氩弧焊打底，这样可减少焊缝内侧缺陷，更有效避免碱液富集浓缩的可能。

3.2加强中和处理

为了加强石油炼制设备腐蚀的防护，可以加强中和处理涉及利用化学原理中的酸碱中和反应。腐蚀性酸性物质如硫酸、盐酸等与金属表面发生反应时，引起腐蚀。通过引入中性或碱性中和剂，可以中和这些酸性物质，从而降低金属腐蚀的速率。例如，加入碱性中和剂如氢氧化钠（NaOH）或碱性盐类，可以中和硫酸等酸性物质，降低腐蚀性环境的酸性程度，减缓腐蚀的发生。与此同时，可以选择适当的中和剂。中和剂的选择应考虑其对腐蚀性物质的中和效果、稳定性以及与处理后产生的化学物质的相容性。不同的中和剂适用于不同的腐蚀性物质。例如，对于含有硫酸的环境，氢氧化钠（NaOH）或碱性盐类可能是合适的中和剂选择。中和剂的使用应严格按照规定的剂量，以确保中和的效果，并避免因过量使用中和剂而引发其他问题。除此之外，中和处理需要在操作实践中得到有效执行。这包括在适当的时间和地点添加中和剂，确保中和剂与腐蚀性物质充分混合，从而实现中和效果。操作人员需要接受专业培训，了解中和剂的使用方法、安全操作规程以及应急措施，以防止不正确的中和操作引发问题。此外，还需要建立严格的监测和记录机制，跟踪中和处理的效果，及时调整操作措施以保障设备的安全运行。

3.3选择合适的设备材料

为了做好冶金化工设备的防腐蚀工作，提高冶金化工设备的运行稳定性，延长冶金化工设备的使用寿命，需要科学合理地选择设备材料，重点考虑设备的防腐能力及所处的工作环境等因素。不锈钢材料主要由铁、碳和铬构成，并含有少量的镍、钼、钛等元素，而镍、钼、钛等元素的主要作用就是增强不锈钢材料的防腐蚀性能。不同的不锈钢材料有着不同的化学成分和微观结构，因此适用的工作环境也存在明显差异。目前，不锈钢因其特有的抗腐蚀性能和机械性能，在化学工业、制药工业、食品工业以及饮料工业领域有着极为广泛的应用。镍合金材料由镍、铬及其他元素（如铁、铜、钼等）构成，具有较强的抗腐蚀性能、机械性能和耐高温性能，可以在1000℃的高温环境中正常工作。

结束语

炼油装置碱液的腐蚀问题应得到重视，从设计源头考虑尽可能采取消除碱腐蚀特别是碱脆的措施，可以从温度、材质上加以改进，施工中加强焊接质量和减少应力产生，有利于做好腐蚀控制效果，从而保障设备管道长周期安全运行。

参考文献

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