加氢裂化装置的主要腐蚀类型、部位、腐蚀机理及防护

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加氢裂化装置的主要腐蚀类型、部位、腐蚀机理及防护

2024-07-03 19:24| 来源: 网络整理| 查看: 265

高温氢腐蚀的特点是要经过一个潜伏期,根据材料和环境条件的不同,潜伏期短可几个小时,长则数年。钢材受到高温氢腐蚀后,表面的尺寸变化很小,主要是降低材料屈服强度和冲击韧性,从而引起材料开裂。钢材发生氢腐蚀的温度和压力有一个组合条件,及潜伏值,超过这个极限值,就会发生氢腐蚀

【影响高温氢腐蚀的主要因素】

■温度、压力和暴露时间的影响。温度越高或者压力越大高温腐蚀的起始时间就越早。

■合金元素和杂质元素的影响。

■热处理的影响。钢的抗氢腐蚀的性能与钢的显微组织也有密切关系。

■应力的影响。应力值越大,腐蚀越强。

(3)氢致剥离

【定义】氢在高温高压下扩散进入钢中,当设备检修或冷却过程中,温度降低至150℃以下时,由于氢气来不及向外释放,钢中吸藏了部分氢气,在一定条件下就会产生堆焊层与母材的开裂现象。

(4)氢损伤的防护措施

■严格控制降温、降压速率,不能过大。降温速率:20~25℃/h,降压速率:1.0~1.5MPa/h。(可以很好的防治氢脆、氢致开裂)。

■控制材料的杂质元素的含量,焊后热处理。

■根据最新版本的纳尔逊曲线选择抗氢腐蚀材料。严禁设备超温、超压。

2.高温H2+H2S腐蚀

【定义】高温H2+H2S腐蚀是指金属在高温(204℃,也有说300~420℃)、H2和H2S环境下发生的腐蚀破坏现象。

【腐蚀部位】高温H2+H2S腐蚀部位主要发生在混氢以后的反应系统设备上如:加氢反应器、反应流出物高压换热器、反应炉炉管、热高分及相应的工艺管线。腐蚀形态为H2S对钢的化学腐蚀,表现为均匀腐蚀、氢脆和氢腐蚀。

【腐蚀因素】在加氢过程中,氢也是造成设备腐蚀的一个因素。它不仅能直接腐蚀金属,还对高温H2S起一种促进作用。影响因素有:

■浓度:H2S浓度在1%(体积)以下时,随着浓度的增加而增加,腐蚀速率急剧增加,当浓度超过1%(体积)时腐蚀速率基本不变。

■温度:在315-480℃时,随着温度增加,腐蚀率相应增加,而且,温度每增加50℃,腐蚀速率大约增加2倍。

■时间:腐蚀率随着时间的增长而下降,一般装置开工5000h内,腐蚀速率最高。在以后时间内腐蚀速率减小2-10倍。

■压力:在高温H2S+H2腐蚀中,压力高低对腐蚀速率没有影响,而在单纯高温氢气中,压力对腐蚀有很大影响。

【防护措施】高温H2S+H2引起的是均匀腐蚀。要严格按照Couper曲线估算材料的腐蚀速率,合理设计选材。一般在250℃以下时,可以选用碳钢;温度超过250℃使用铬钼钢(仅有H2存在)及或奥氏体不锈钢(抗H2+H2S腐蚀)。

3、连多硫酸腐蚀

【腐蚀部位】奥氏体不锈钢设备(如反应器堆焊层、炉管、奥氏体不锈钢空冷、换热器等)。

【防护措施】选用超低碳或稳定型的奥氏体不锈钢;制造上要尽量消除或减轻由于冷加工和焊接引起的残余应力,并注意加工成不形成应力集中或应力集中尽可能小的结构;氮气保护,保持设备温度在150℃左右,中和清洗。

4、Cr-Mo钢的回火脆性

【定义】在325~575℃温度范围内长时间保持或从此温度范围缓慢地冷却时,其材料的破坏韧性就引起劣化的现象。这是由于钢中的微量杂质元素和合金元素向原奥氏体晶界偏析,使晶界凝集力下降所至。材料一旦发生回火脆化,其转变温度就向高温侧迁移。

【腐蚀部位】使用Cr-Mo钢的部位,主要发生在2.25Cr-1Mo和3Cr-1Mo材质设备上(如反应器、高压换热器、热高分等)。

【主要防护措施】

■严格控制回火脆性系数(J-系数和(X)系数)的大小(J=(Si+Mn)×(P+Sn)×104;(X)=(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2)。

■通过阶梯冷却试验控制材料的回火脆化度vTr54 +3△vTr54 ≤ 0℃。

■采用热态型的开停工方案(先升温后升压,先降压后降温)。

5、高温硫腐蚀

【定义】在加氢裂化装置中高温S腐蚀是由原料中所含的硫化物(主要是H2S和单质S)在240~260℃以上时与金属发生反应而使金属性能产生破坏的现象。

【腐蚀部位】所引起的是均匀腐蚀,主要出现在混氢前的原料油系统和分馏系统的高温部位(塔底、重沸炉的进出口管线的弯头、三通、大小头处)。设计中可按照McConomy曲线估算材料的腐蚀速率。

【腐蚀机理】

H2S+Fe→FeS(



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