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加氫裝置大檢修期間避免連多硫酸腐蝕的措施

文檔作者：趙俊偉文檔來源：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司廣西石化公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年01月14日
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第42卷第9期
2013年9月
化工技術(shù)與開發(fā)
Technology ＆ Development of Chemical Industry
V01．42 No．9
Sep．201 3
加氫裝置大檢修期間避免連多硫酸腐蝕的措施
趙俊偉
(中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司廣西石化公司，廣西欽州535008)
摘要：對(duì)加氫裝置在停工大檢修期間連多硫酸的腐蝕原理，以及影響連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的因素進(jìn)行了分
析，并提出了幾種生產(chǎn)實(shí)際中預(yù)防連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的措施。
關(guān)鍵詞：加氫裝置；連多硫酸；奧氏體不銹鋼
中圖分類號(hào)：TE 980．43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-9905(2013)09-0079-02
1 連多硫酸腐蝕介紹
連多硫酸(PTA)和亞硫酸是石油加工工藝考
慮的一個(gè)主要因素，尤其是在加氫裂化、柴油加氫、
汽油加氫和石腦油加氫脫硫等裝置。這些絡(luò)酸在含
有硫雜質(zhì)的設(shè)備停工時(shí)暴露在空氣和潮濕中形成。
在這個(gè)酸性環(huán)境下，一些敏感材料(碳含量10％ 以
下的奧氏體材料)在敏化(370～815℃長(zhǎng)期操作)或
類似敏化的焊接處理后和低炭和鈦或鈮元素穩(wěn)定的
奧氏體不銹鋼長(zhǎng)期處于敏化區(qū)都會(huì)導(dǎo)致材料迅速地
晶間腐蝕和開裂。
產(chǎn)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的介質(zhì)環(huán)境必須達(dá)
到一定的酸度才可能發(fā)生，一般對(duì)于1 8—8類不銹鋼
來說，pH值小于等于5時(shí)就可能發(fā)生。由于加氫
裝置生產(chǎn)過程中的大部分奧氏體鋼都處于敏化的溫
度附近工作，所以對(duì)連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂應(yīng)十分
注意。
連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的特征是某一金屬(鋼
材)在拉應(yīng)力和特定的腐蝕介質(zhì)共同作用下所發(fā)生
的脆性開裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼對(duì)于硫化物應(yīng)力
腐蝕開裂是比較敏感的。連多硫酸(H s O ，x=3”6)
引起的應(yīng)力腐蝕開裂也屬于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，
一般為晶間裂紋。當(dāng)煉油裝置停工過程中，系統(tǒng)降
溫降壓后，有水汽被冷凝下來或打開設(shè)備檢修時(shí)，設(shè)
備和管線內(nèi)部與濕空氣接觸。鐵／鉻硫化物與水和
氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就有亞硫酸和連多硫酸產(chǎn)生，從而
產(chǎn)生腐蝕。在石化工業(yè)加氫裝置中，奧氏體不銹鋼
設(shè)備發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂多有見到。
收稿日期：2013．06．26
2 加氫裝置連多硫酸腐蝕形式及原理
加氫裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，高溫的(H：+H：s)介質(zhì)
與鋼作用生成FeS。停工檢修打開設(shè)備時(shí)，內(nèi)表面
的FeS與空氣(O )和水接觸，而形成連多硫酸，其反
應(yīng)式為：
3Fes-4-502__+Fe2O3。FeO -4-3SO2
S02"4-H2O_÷H2SO3
H2SO3+ 1／202_÷H2SO4
FeS+ H2SO3_÷mH2S O6-4-nFe
FeS+ H2SO4—+FeSO4-4-H2S
H2S O6-4-FeS_+FeS~O6+ H2S
在停工過程中形成的連多硫酸沉積在設(shè)備的內(nèi)
表面，形成了腐蝕環(huán)境，使設(shè)備內(nèi)壁發(fā)生腐蝕。晶界
是雜質(zhì)偏聚碳化物沉淀產(chǎn)生點(diǎn)蝕的敏感位置，當(dāng)晶
粒周圍被腐蝕后，晶?；虺恋硐嗑蜁?huì)一個(gè)個(gè)地脫落
產(chǎn)生點(diǎn)蝕，再逐步擴(kuò)大到肉眼可見的蝕孔。這些蝕
孔本身就會(huì)引起應(yīng)力集中而萌生裂紋，成為斷裂源。
加之設(shè)備內(nèi)壁加工制作造成不連續(xù)性及接管成直角
連接，而非圓滑過渡，必然加大應(yīng)力集中的程度，使
這些部位的蝕孔成為優(yōu)先斷裂源，在應(yīng)力的作用下，
裂紋沿徑向、周向擴(kuò)展而穿透整個(gè)內(nèi)壁。所以，連多
硫酸引起的點(diǎn)蝕是產(chǎn)生開裂的主要原因。這從沿晶
腐蝕斷口、蝕孑L的晶界腐蝕形貌和蝕孔附近的晶界
腐蝕的金相組織也可得到證實(shí)，因?yàn)槠浞线B多硫
酸沿晶型腐蝕的特征。
連多硫酸可引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開
裂，即使在環(huán)境溫度下，開裂發(fā)生也非?？?。盡管穩(wěn)
定化的奧氏體不銹鋼(TP321，TP347等)對(duì)連多硫
化工技術(shù)與開發(fā) 第42卷
酸應(yīng)力腐蝕有一定的抗力，但仍需采取預(yù)防措施。
最好的辦法是保持奧氏體鋼表面(包括堆焊層、合
層和襯里等)干燥，不接觸空氣，但通常這是不可能
的。因此，設(shè)備打開前應(yīng)先用堿液清洗以中和掉連
多硫酸等酸性物質(zhì)。
加氫裝置停工堿洗的步驟詳細(xì)要點(diǎn)如下：
(1)系統(tǒng)降壓時(shí)，在金屬表面溫度冷卻到露點(diǎn)之
前，應(yīng)用含有5000 L·(L氨) 的惰性氣體吹掃。
(2)在停工期間，設(shè)備被打開清掃和檢查時(shí)，用
1．5％～2％ 的碳酸鈉(Na C03)或氫氧化鈉(NaOH)的
溶液沖洗不銹鋼表面。
(31用氫氧化鈉溶液清洗之處，務(wù)必用軟化水或
冷凝水將氫氧化鈉全部除掉。
(4)在碳酸鈉或氫氧化鈉溶液中增加0．5％ 的硝
酸鈉，可以減少不銹鋼發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的
可能性，但必須防止溶液中加入過量的硝酸鈉，它有
引起碳鋼應(yīng)力腐蝕開裂的危險(xiǎn)。
3 改進(jìn)措施與預(yù)防方法
加氫裝置防止奧氏體不銹鋼產(chǎn)生連多硫酸腐蝕
最好采取以下幾點(diǎn)措施：
(11材質(zhì)一般采用超低碳型(C≤0．03％)或穩(wěn)
定性的不銹鋼(SUS321，SUS347)，采用奧氏體+鐵
素體雙相不銹鋼也有較好的效果，它對(duì)連多硫酸應(yīng)
力發(fā)生開裂不敏感。制造上要盡量消除或減輕由于
冷加工或焊接引起的殘余應(yīng)力，并注意加工成不形
成應(yīng)力集中或盡可能小的結(jié)構(gòu)。
(21使奧氏體不銹鋼設(shè)備或管線的金屬表面保
持干燥，即不與空氣和水接觸或處于熱狀態(tài)下。裝
置停工后，對(duì)不需檢修的奧氏體不銹鋼設(shè)備或管線
用閥門或盲板封閉起來，內(nèi)充氮?dú)獗３终龎?，使其?
絕空氣。如果溫度低于38℃會(huì)生產(chǎn)液態(tài)水時(shí)，則要
將無水氨注入系統(tǒng)內(nèi)，濃度大約為5000×10～，特別
是加熱爐管，在停工檢修時(shí)，保持其溫度在149℃以
上，使其干燥。
(3)對(duì)于需要檢修的奧氏體不銹鋼設(shè)備、管線和
不能保持149℃以上的加熱爐管，應(yīng)用1．5％～2％的
碳酸鈉或氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和沖洗。沖洗后，務(wù)
必用不含氯化物的除鹽水沖洗，以防止殘留堿留在
表面上造成堿脆和在開工時(shí)被帶到催化劑上，影響
活性。在溶液中增加0．5％的硝酸鈉，可以減少不銹
鋼發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，但必須防止
溶液中加人過量的硝酸鈉(不大于0．5％)，它有引起
碳鋼應(yīng)力腐蝕開裂的危險(xiǎn)。
(4)盡可能減少奧氏體不銹鋼金屬表面裸露在
可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境中的時(shí)間?？傊看瓮９?
前都要根據(jù)停工時(shí)間的不同，編制奧氏體不銹鋼防
護(hù)的具體措施，并經(jīng)設(shè)備、工藝、生產(chǎn)和檢修審查批
準(zhǔn)。
4 結(jié)諸
加氫裝置廣泛應(yīng)用奧氏體不銹鋼設(shè)備和管線，
關(guān)注停工大檢修期間連多硫酸腐蝕問題至關(guān)重要。
工業(yè)實(shí)踐表明連多硫酸應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生必須同時(shí)滿
足下列3個(gè)條件：(1)存在張力、應(yīng)力；(2)水、氧氣、
硫化物同時(shí)存在，即生成連多硫酸；(3)不銹鋼已變
為敏感性的鋼。在開停工階段采用氮?dú)飧綦x或堿洗
的方法能有效解決生產(chǎn)實(shí)際中的連多硫酸腐蝕問
題，另外一些關(guān)鍵部位的材質(zhì)應(yīng)當(dāng)逐步升級(jí)，這是解
決加氫裝置奧氏體不銹鋼設(shè)備連多硫酸應(yīng)力腐蝕的
最根本方法。
參考文獻(xiàn)：
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Prevent Measures for Polythionic Acid Corrosion during Overhaul of Hydrogenated Unit
Z -A0 Jun-wei
(Guangxi Petrochemical Company,CNPC，QinZhou 535008)

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