王炎(珠海巨濤海洋石油服務(wù)有限公司深圳分公司, 廣東 深圳 518000)

石油化工設(shè)備在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)分析

王炎(珠海巨濤海洋石油服務(wù)有限公司深圳分公司, 廣東 深圳 518000)

開采石油過程中由于石油的含量較為復(fù)雜，化工設(shè)備材質(zhì)多為鋼材質(zhì)，出現(xiàn)了腐蝕的情況，尤其在硫化氫環(huán)境中石油化工設(shè)備的事故情況嚴(yán)重。針對(duì)這樣情況，國(guó)家非常重視，投入了大量的資金和人力，在硫化氫環(huán)境進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，保證石油化工設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備的維修率，提高石油開采效率。本文就以中石油為例，針對(duì)石油化工的設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行分析，解析在硫化氫環(huán)境中的腐蝕現(xiàn)象，并對(duì)應(yīng)提出防護(hù)的措施。

石油化工設(shè)備;硫化氫環(huán)境;腐蝕;防護(hù)

石油產(chǎn)業(yè)的興盛對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要的作用，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)石油開采的需求量也在逐漸走高，然而現(xiàn)代石油開采工作卻遇到了麻煩。在石油開采過程中，由于長(zhǎng)時(shí)間處于硫化氫的環(huán)境，導(dǎo)致石油化工設(shè)備被腐蝕，從而增加了設(shè)備的維修率同時(shí)還影響了石油的開采進(jìn)度。為了確保石油的開采量，國(guó)家相關(guān)部門對(duì)石油化工設(shè)備在硫化氫環(huán)境中的腐蝕問題進(jìn)行了深入研究，并提出了相應(yīng)的解決辦法。

1 中石油公司石油化工設(shè)備腐蝕現(xiàn)象分析

隨著石油開采量的增多，中石油的部分化工設(shè)備出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，影響了開采石油的純度。根據(jù)調(diào)查反映，在石油加工的多道程序中都出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，大都是局部的腐蝕。一般石油化工的設(shè)備在正常的運(yùn)行過程中，由于溫度以及濕度存在差異，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)裂縫，裸露出金屬介質(zhì)，在石油開采運(yùn)輸過程中，可能會(huì)出現(xiàn)碳、氫、硫、氧等元素，這些元素進(jìn)入到裂縫中和相應(yīng)的金屬就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)變化，長(zhǎng)期處在硫化氫的環(huán)境中，腐蝕和損壞的情況也將越來越嚴(yán)重。

2 腐蝕現(xiàn)象的機(jī)理分析

硫化氫的環(huán)境是產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的主因，根據(jù)相應(yīng)的探究發(fā)現(xiàn)，在硫化氫的作用下，產(chǎn)生石油化工設(shè)備腐蝕現(xiàn)象的原因有氫鼓包、氫致開裂、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、應(yīng)力導(dǎo)向氫開裂。下面對(duì)其進(jìn)行逐一分析：

(1)內(nèi)壁上產(chǎn)生的氫鼓包 石油中含有大量的硫元素，所以石油就是含硫化合物。在開采過程中，含硫化合物會(huì)析出一定數(shù)量的氫原子，在開采運(yùn)輸過程中，氫原子會(huì)在設(shè)備中自由的運(yùn)動(dòng)，并向裸露裂痕、夾縫的鋼部位聚集運(yùn)動(dòng)，發(fā)生反應(yīng)形成新的分子化合物。新的化合物在形成的過程中會(huì)產(chǎn)生膨脹力，這種力量的驅(qū)使導(dǎo)致設(shè)備的表層產(chǎn)生了較強(qiáng)壓力，而且這種壓力在不斷上升到達(dá)一定的峰值后，就會(huì)在設(shè)備表層出現(xiàn)開裂以及破損的現(xiàn)象。也就是常說的氫鼓包現(xiàn)象，一般這一類現(xiàn)象常分布在設(shè)備的內(nèi)壁上。

(2)和表面平行關(guān)系的氫致開裂現(xiàn)象 氫至開裂現(xiàn)象的發(fā)生是在氫鼓包的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在鋼材中已經(jīng)出現(xiàn)了氫鼓包，隨著氫的壓力持續(xù)升高，氫鼓包就會(huì)逐漸發(fā)展成貫穿縫，進(jìn)而形成階梯狀的氫致開裂現(xiàn)象。一般這一類現(xiàn)象是發(fā)生和表面平行的方向上的，由此可以看出氫致開裂現(xiàn)象發(fā)生的條件有兩個(gè)，分別是鋼設(shè)備中的氫鼓包，以及氫的壓力增高。另外如果在鋼環(huán)境下有大量的硫化錳帶狀組織，也會(huì)提高氫致開裂的情況發(fā)生。

(3)焊縫區(qū)域以及熱度敏感區(qū)域的硫化物應(yīng)力腐蝕開裂 在硬度較高的焊縫區(qū)域以及熱影響較敏感的區(qū)域，會(huì)出現(xiàn)由于應(yīng)力作用下的硫化物腐蝕開裂現(xiàn)象。一般在硫化氫的環(huán)境中，氫原子會(huì)自動(dòng)向鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行靠攏，與此同時(shí)其還將會(huì)直接溶解在晶格當(dāng)中，這也就導(dǎo)致了氫材料的脆性大大增高，由于殘留的應(yīng)力以及外加的應(yīng)力作用下，就會(huì)在鋼結(jié)構(gòu)的表層產(chǎn)生非常明顯的開裂現(xiàn)象。

(4)形狀發(fā)生變化以及裂紋部位發(fā)生的應(yīng)力導(dǎo)向氫開裂現(xiàn)象 經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)在熱力影響下焊接部位集中的地方例如幾何形狀突然發(fā)生變化的部位或者是已經(jīng)發(fā)生裂紋的部位都經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)向氫開裂的情況。由于應(yīng)力的作用，導(dǎo)致在夾雜物以及裂痕處氫大量聚集，與相應(yīng)的元素發(fā)生反應(yīng)就會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的裂痕，延展的方向大都和之前的裂紋是垂直的關(guān)系。

3 石油化工設(shè)備在硫化氫環(huán)境中的防護(hù)措施

(1)根據(jù)硫化氫的濃度選擇材料 硫化氫的濃度決定了進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的材料，鋼材料會(huì)和硫化氫中的氫原子發(fā)生反應(yīng)，那么就對(duì)鋼進(jìn)行真空處理，脫掉空氣，提高鋼材的純度。在鋼中含有硫、磷、錳元素，降低這幾項(xiàng)元素，可以降低硫化氫的反應(yīng)，從而減少腐蝕。

(2)降低焊接管的合金含量 根據(jù)分析可以看出，很多的腐蝕現(xiàn)象都是在設(shè)備的焊接夾縫處，那么針對(duì)這一情況，可以進(jìn)行夾縫焊接減低合金含量的處理，在焊接后進(jìn)行加熱的處理，降低腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。另外在設(shè)備的挑選上，需要按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，必要時(shí)可以采用超聲波以及射線對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。

(3)注重設(shè)備的檢測(cè)環(huán)節(jié) 在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要注意設(shè)備的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否完好。對(duì)已經(jīng)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的部位，進(jìn)行分析檢測(cè)，明確發(fā)生腐蝕的原因，針對(duì)性的進(jìn)行修復(fù)管理。

4 結(jié)語(yǔ)

為了確保石油的開采量，國(guó)家相關(guān)部門對(duì)石油化工設(shè)備在硫化氫環(huán)境中的腐蝕問題進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了氫鼓包、氫至開裂、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、應(yīng)力導(dǎo)向氫開裂的腐蝕機(jī)理，并提出根據(jù)硫化氫的濃度選擇材料、降低焊接管的合金含量以及注重設(shè)備的檢測(cè)環(huán)節(jié)的防腐蝕保護(hù)方式。

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