陳紅 彭俊 劉偉 鄭思佳

(中國(guó)石油運(yùn)輸有限公司沙漠運(yùn)輸分公司，新疆 巴音郭楞 841000)

1 設(shè)備腐蝕的主要影響因素

1.1 腐蝕類型

石油化工生產(chǎn)過(guò)程中使用到的設(shè)備選材經(jīng)常是以金屬材料為主，以不銹鋼材料最多。對(duì)于不銹鋼材料來(lái)說(shuō)，其容易受到外部環(huán)境因素的影響，比如濕度、溫度、接觸介質(zhì)、空氣等條件都會(huì)對(duì)不銹鋼材質(zhì)的腐蝕速度造成影響。對(duì)于腐蝕現(xiàn)象的分類中，主要分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕主要是材料和各類化學(xué)介質(zhì)進(jìn)行接觸，從而使金屬遭受破壞，主要是溫度高和環(huán)境干燥。電化學(xué)腐蝕主要是由于金屬材料予電解液發(fā)生接觸后，接觸表面發(fā)生電極反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，該反應(yīng)通常屬于氧化還原反應(yīng)，主要影響因素是環(huán)境的溫度和濕度。電化學(xué)腐蝕是金屬更加普遍的腐蝕形式。

化學(xué)腐蝕。在天然氣凈化處理過(guò)程中，由于工藝的需要，一般會(huì)對(duì)天然氣進(jìn)行加熱以提高天然氣氣流溫度，在后面的設(shè)備雖然脫除了天然氣中絕大部分的水、硫化氫和二氧化碳。但是由于原料中含有的硫化氫、二氧化碳等酸性物資比較高，與冷凝水生成酸性液體。酸性液體會(huì)破壞金屬表面的保護(hù)膜，由于保護(hù)膜被破壞，酸性物質(zhì)會(huì)腐蝕金屬表面，現(xiàn)成化學(xué)腐蝕。

電化學(xué)腐蝕。對(duì)于設(shè)備壓力容器，材料無(wú)可避免的予其他金屬材料或者非金屬材料進(jìn)行接觸，材料本身除了鐵元素以外，含有許多其他雜質(zhì)元素。鐵原子的標(biāo)準(zhǔn)電級(jí)電位比其他大多數(shù)的電機(jī)點(diǎn)位更低，就形成了鐵原子與其他雜質(zhì)構(gòu)成的電池結(jié)構(gòu)，形成了電位差，活潑的金屬失去電子備氧化。鐵原子作為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。電化學(xué)腐蝕可以分為在強(qiáng)酸下的析氫腐蝕和在弱酸性或者中性環(huán)境中的吸氧腐蝕。

1.2 胺液系統(tǒng)腐蝕的主要影響因素

胺腐蝕是由溶解的酸性氣體(H2S和CO2)、胺降解產(chǎn)物、熱穩(wěn)定胺鹽(HSAS)和其他雜質(zhì)引起的。設(shè)計(jì)、實(shí)際操作、胺的類型、雜志、溫度、流速等因素都會(huì)影響胺腐蝕的程度。

(1)胺的類型。甲基二乙醇胺(MDEA)的腐蝕性最弱，而單乙醇胺(MEA)的腐蝕性最強(qiáng)。就現(xiàn)在來(lái)看，大多數(shù)凈化廠都是用甲基二乙醇胺。

(2)熱穩(wěn)定鹽濃度。腐蝕性弱的通常是貧胺液，其導(dǎo)電率比較低是主要原因，如果胺液中過(guò)度累積熱穩(wěn)定鹽，則會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率增加，從而加強(qiáng)對(duì)金屬的腐蝕速度。

(3)溫度。溫度越高，富胺液系統(tǒng)的腐蝕速度也會(huì)越快。

(4)酸性氣的溶解度和酸氣負(fù)荷。胺液中如果酸性物質(zhì)多的話，酸性氣體溶解也會(huì)加快腐蝕的速度。

(5)胺液腐蝕速度會(huì)隨著流速增加而增加。流速越高，剛表面的硫化物保護(hù)層越容易遭到破壞，從而加快腐蝕的速度。

1.3 硫磺回收裝置腐蝕的主要影響因素

(1)溫度越高，越容易導(dǎo)致高溫硫蒸汽腐蝕。

(2)配風(fēng)量。配風(fēng)量如果超過(guò)一定的量，會(huì)導(dǎo)致硫轉(zhuǎn)化率下降，導(dǎo)致SO2含量增多，加大了SO2穿透的可能性。

(3)停工操作的影響。硫磺回收單元的停工操作會(huì)加大對(duì)設(shè)備的影響，也就是說(shuō)，硫磺回收裝置主要會(huì)受到溫度、配風(fēng)量以及停工操作等因素的影響從而導(dǎo)致腐蝕。

1.4 尾氣處理裝置腐蝕的主要影響因素

(1)加氫量。尾氣處理裝置正常運(yùn)行的時(shí)候，急冷水SO2會(huì)有嚴(yán)格控制，但是如果尾氣處理單元停工或者上游裝置操作不平衡就會(huì)導(dǎo)致加氫不足，導(dǎo)致加氫的反應(yīng)器出口產(chǎn)生數(shù)量較多的SO2并使得其進(jìn)入急冷塔，和水反應(yīng)產(chǎn)生亞硫酸，在極短時(shí)間內(nèi)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。

(2)急冷水循環(huán)量。急冷水循環(huán)量越高，越容易對(duì)快捷量造成沖刷腐蝕。

(3)溫度。急冷水裝置在60攝氏度以下會(huì)容易出現(xiàn)硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

(4)加氫量。加氫量的變少會(huì)使得加氫反應(yīng)器出口產(chǎn)生數(shù)量比較多的SO2進(jìn)入急冷場(chǎng)，和水反應(yīng)形成亞硫酸，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕性。

1.5 酸水氣體裝置腐蝕的主要影響因素

(1)溫度，溫度適量提高可以減少酸性氣體在管壁中的冷凝，從而減少酸性水的腐蝕。

(2)流速。高流速的區(qū)域會(huì)在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。(3)急冷水pH值也會(huì)對(duì)酸水氣體裝置腐蝕造成影響。

2 高含硫天然氣裝置設(shè)備防護(hù)措施

2.1 結(jié)合腐蝕影響因素，優(yōu)化現(xiàn)有工藝技術(shù)

提高胺液凈化裝置凈化能力，減少胺液的熱穩(wěn)定鹽含量，穩(wěn)定操作、合理控制富胺液的酸氣負(fù)荷、再生溫度等指標(biāo)，在停工期間要加快富胺液的再生速度。注重對(duì)硫冷器的進(jìn)出口溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，有條件的話可以對(duì)相關(guān)設(shè)備和管線進(jìn)行升級(jí)更新。具體為：

(1)胺液裝置控制策略：對(duì)富液側(cè)管線的碳鋼材質(zhì)進(jìn)行升級(jí)，提高胺液凈化裝置的凈化能力，以降低熱穩(wěn)定鹽的含量。合理控制富胺液的酸氣負(fù)荷等指標(biāo)。

(2)優(yōu)化停工除硫的裝置，嚴(yán)格控制進(jìn)出口的溫度，避免因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致水蒸氣凝結(jié)從而產(chǎn)生酸腐蝕，另外對(duì)于設(shè)備的材質(zhì)應(yīng)該優(yōu)先選擇含防腐涂層的設(shè)備。

(3)尾氣處理裝置。修復(fù)或者升級(jí)急冷水高溫的段管線，嚴(yán)格控制急冷水的pH值。

(4)酸水處理裝置。修復(fù)或者升級(jí)酸水汽提的高溫段管線，以加強(qiáng)管線的保溫能力，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕情況，確?？茖W(xué)合理掌握設(shè)備的狀態(tài)成都。

2.2 表面防腐

在設(shè)備與腐蝕介質(zhì)接觸的表面涂抹一層防腐層是非常常用的一種手段。經(jīng)常采用防腐漆作為防腐材料，如環(huán)氧樹(shù)脂、領(lǐng)苯二甲脂等，為了更好的做好防腐，應(yīng)該根據(jù)防腐材料的性能和表面情況進(jìn)行選擇。首先進(jìn)行表面處理，表面處理是防腐敗工作的第一關(guān)，它的好壞直接影響防腐施工質(zhì)量，因此在施工中要認(rèn)真對(duì)待，嚴(yán)格要求。此施工表面處理工作內(nèi)容包括：除銹、鏟除舊漆皮，除去油污及雜物，還應(yīng)使用金屬表面具有合適的粗糙度。除銹時(shí)，嚴(yán)禁使用機(jī)械噴吵和電動(dòng)砂輪打磨，可采用人工除銹和化學(xué)除銹等方法。鋼板表面除銹處理后，95%表面積，除去看得見(jiàn)的銹跡，5%的面積允許原來(lái)的銹斑存在。用合金鋼鏟子將氣柜上的原舊漆皮全部鏟除。用丙酮或其它易揮發(fā)清洗濟(jì)除去氣柜表面上的油、焦油及其它污物。表面處理工作結(jié)束。經(jīng)甲、乙雙方聯(lián)合驗(yàn)收合格后，即可涂刷環(huán)氧瀝青料底漆二遍，以防受潮生銹。表面處理和涂涮第一遍底漆可分段統(tǒng)一進(jìn)行。待底漆二遍完全干燥后，經(jīng)甲、乙雙方聯(lián)合驗(yàn)收合格后，刷面料漆。刷面料漆完成后，進(jìn)行測(cè)厚檢測(cè)。

2.3 選擇抗硫性好的材質(zhì)

天然氣設(shè)備與油氣中的硫化氫等腐蝕介質(zhì)是直接接觸的，腐蝕和應(yīng)力腐蝕是造成失效的主要形式。石油天然氣行業(yè)設(shè)備選材考慮的因素主要包括：材料的機(jī)械性能、奶腐蝕性能、焊接性能、可獲量和價(jià)格等，而腐蝕方面主要考慮腐蝕和應(yīng)力腐蝕兩個(gè)方面。由于應(yīng)力腐蝕的危害性具有突發(fā)性和災(zāi)難性，國(guó)內(nèi)外的選材標(biāo)準(zhǔn)大多有限考慮應(yīng)力腐蝕，針對(duì)油氣田材料選材的標(biāo)準(zhǔn)有NACE MR0175、ISO 15156和國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0599—2006。選用的材質(zhì)主要包括：碳鋼、低合金鋼、耐腐蝕合金和非金屬材料。碳鋼和低合金鋼由于良好的機(jī)械性能、可加工性和經(jīng)濟(jì)性，兼有加工制造工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)是油氣集輸設(shè)備設(shè)施的主要應(yīng)用材料。在低腐蝕和中等腐蝕環(huán)境中可以應(yīng)用碳鋼和低合金鋼，腐蝕性較高的環(huán)境可以配合加入緩蝕劑，采取在線監(jiān)測(cè)和定期清管等技術(shù)保障其安全運(yùn)行。對(duì)于天然氣凈化裝置，一般選擇耐腐蝕合金。耐腐蝕合金主要包括：馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、22Cr雙相不銹鋼。其中316L不銹鋼有其良好的耐腐蝕性能，用于地面設(shè)施用的儀表部分、壓緊連接管件和地面控制管線等部件時(shí)，對(duì)開(kāi)采環(huán)境的溫度、硫化氫分壓、氯化物濃度和pH值等單個(gè)環(huán)境因素沒(méi)有限制，是目前高含硫氣田設(shè)備的首選材料。具體選用何種抗硫材質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接觸的介質(zhì)和運(yùn)行條件進(jìn)行確定。

2.4 定期對(duì)內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的清理

定期對(duì)設(shè)備內(nèi)部腐蝕情況進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)內(nèi)部腐蝕狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，掌握實(shí)際的腐蝕速率和腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。定期對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行清理作業(yè)，對(duì)內(nèi)腐蝕嚴(yán)重的設(shè)備清理后進(jìn)行內(nèi)防腐。

2.5 針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)急冷塔腐蝕修復(fù)問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)急冷塔腐蝕修復(fù)問(wèn)題采用類激光高能脈沖冷焊修補(bǔ)技術(shù)和超音速冷噴涂技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)急冷塔。

2.6 設(shè)備更新改造

對(duì)于部分設(shè)備的設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象，可以對(duì)硫磺冷卻器、中間胺液冷卻器和部分管線進(jìn)行設(shè)備更新改造研究，加強(qiáng)對(duì)凈化裝置設(shè)備腐蝕的進(jìn)城的控制，以確保凈化裝置能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期安全高效運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

高含硫凈化裝置設(shè)備的主要腐蝕介質(zhì)包括H2S、CO2、胺液和胺液的降解物質(zhì)。凈化裝置的主要腐蝕區(qū)域主要是胺液再生裝置、硫磺回收冷卻裝置、急冷水裝置等。在實(shí)踐操作中，可以通過(guò)結(jié)合腐蝕影響因素，優(yōu)化現(xiàn)有工藝技術(shù)；表面防腐；選擇抗硫性好的材質(zhì)；定期對(duì)內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的清理；針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)急冷塔腐蝕修復(fù)問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)；設(shè)備更新改造等途徑對(duì)高含硫天然氣凈化裝置設(shè)備進(jìn)行維護(hù)防護(hù)，以確保凈化裝置能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期安全高效運(yùn)行。