導 讀

原油中自身含有的、開采、運輸過程中加入的以及蒸餾裝置加工過程中形成的腐蝕性物質(zhì)會對裝置設(shè)備的壽命產(chǎn)生影響，嚴重時引發(fā)事故。因此常減壓蒸餾裝置的腐蝕是最為普遍的，也是最為人們所關(guān)注的。加工的原油性質(zhì)不同，所產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)不同，腐蝕產(chǎn)生的部位及腐蝕類型、機理不同，需要采用的防護措施也不同。無論加工哪種類型的原油，在低溫部位普遍存在HCl-H2S-H2O腐蝕，出現(xiàn)在常減壓裝置三頂（初頂、常頂、減頂）冷凝冷卻系統(tǒng)。其中氣液相變部位腐蝕最為嚴重。高溫部位腐蝕類型主要由加工原油中酸值及硫含量決定，加工高含硫原油時是高溫硫腐蝕，而加工高含酸原油時腐蝕以環(huán)烷酸腐蝕為主。高溫腐蝕部位通常發(fā)生在塔器、管線、加熱爐爐管、高溫換熱器、高溫機泵、容器等。加工高含酸原油時常壓轉(zhuǎn)油線、減壓轉(zhuǎn)油線等流速較高的部位，腐蝕較重。加工高含硫高含酸原油時，還要注意酸硫之間的協(xié)同腐蝕。

常減壓裝置易腐蝕部位及類型

某常減壓蒸餾（下稱常減壓）裝置主要由電脫鹽系統(tǒng)、初餾系統(tǒng)、常壓系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)和燃料回收系統(tǒng)等組成。裝置主要工藝流程及易發(fā)生腐蝕類型如下。

裝置腐蝕情況分析

腐蝕檢查：對常壓裝置、減壓裝置兩個工藝區(qū)內(nèi)的設(shè)備進行腐蝕分析，對主要的設(shè)備進行外部宏觀檢測、腐蝕產(chǎn)物能譜分析、內(nèi)窺鏡檢測、硬度檢測以及對腐蝕嚴重的部位進行測厚。裝置中主要設(shè)備腐蝕現(xiàn)象如下。

腐蝕原因分析

通過對上述列出的腐蝕現(xiàn)象以及工藝流程進行分析，常減壓工藝中存在腐蝕機理主要有HCl-H2S-H2O腐蝕、高溫硫腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、高溫煙氣硫酸露點腐蝕、保溫層下腐蝕、沖蝕以及高溫氧化。

01 HCl-H₂S-H₂O腐蝕

在該工藝中，HCl-H₂S-H₂O腐蝕的位置主要是三塔頂（初餾塔、常壓塔、減壓塔）部分，塔體、部分揮發(fā)線及三塔頂至冷凝系統(tǒng)之間的設(shè)備，和溫度低于150℃的地方。腐蝕介質(zhì)主要是鹽酸、硫化氫和水。由于HCl和H₂S沸點較低，因此，會聚集在分餾塔頂部，遇到蒸汽冷凝水可能會形成pH值為1~1.3的強酸腐蝕介質(zhì)。一般在氣相部位腐蝕較輕微，液相部位腐蝕比較嚴重，氣液相變處腐蝕最為嚴重。對碳鋼來說，腐蝕表現(xiàn)為均勻腐蝕或出現(xiàn)孔蝕；對奧氏體不銹鋼則表現(xiàn)為氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。

02 高溫硫和環(huán)烷酸腐蝕

高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕都屬于高溫腐蝕，當溫度處于240~425℃時，可發(fā)生腐蝕，且分子量越低越易發(fā)生。腐蝕的部位主要在初餾塔底部至換熱系統(tǒng)間，常壓塔中部到底部，減壓塔各側(cè)線部位，減壓渣油換熱器，均存在高溫硫和環(huán)烷酸的腐蝕。在高溫條件下，活性硫與金屬能直接反應(yīng)，它出現(xiàn)在與物流接觸的各個部位，表現(xiàn)為均勻腐蝕形貌。高溫硫腐蝕與溫度、流速、硫化物的形態(tài)以及設(shè)備材質(zhì)有關(guān)。溫度升高可促進非活性硫分解為活性硫，而且溫度越高腐蝕越嚴重。當溫度高于240℃時，隨溫度升高，硫腐蝕逐漸加劇，當達到350~400℃時，分解出的單質(zhì)硫比H2S腐蝕更劇烈，到430℃時腐蝕到達最大值。當高溫硫化物剛開始進行腐蝕的時候，金屬表面會生成一層致密的FeS保護膜，保護金屬使腐蝕速率下降。但是，若設(shè)備內(nèi)流速高或在彎頭、三通、變徑等湍流處，金屬保護膜被沖刷掉，就開始新的腐蝕；若流速更大的時候，金屬表面根本不能形成保護膜，腐蝕速率更大。環(huán)烷酸腐蝕通常發(fā)生在操作溫度介于260~400℃工段的設(shè)備中，且產(chǎn)生局部腐蝕。當酸值超過1.0mgKOH·g-1，腐蝕更加劇烈。環(huán)烷酸可與金屬直接反應(yīng)生成環(huán)烷酸鐵，且不需要有水的參與。生成的鐵鹽溶于油，不易形成保護膜，因此，腐蝕后可形成輪廓清晰的蝕坑或流線狀槽紋。若流速較高時，流線狀的槽紋更加明顯。

03 高溫煙氣硫酸露點腐蝕

加熱爐中的燃料油在燃燒過程中生成含有SO2和SO3的高溫煙氣，在加熱爐的低溫部位，SO2和SO3與空氣中水分共同在露點部位冷凝，產(chǎn)生硫酸露點腐蝕，因此，加熱爐煙道腐蝕嚴重。

04 保溫層下腐蝕

處于低溫部位的設(shè)備管道容易出現(xiàn)保溫層腐蝕（詳情請點擊這里），當設(shè)備處于150℃以下時，容易出現(xiàn)保溫層下的腐蝕。常減壓裝置上易出現(xiàn)保溫層下腐蝕的位置有運行在-10~120℃的碳鋼系統(tǒng)，有工藝泄露、操作環(huán)境濕度大或酸性蒸汽的區(qū)域，暴露在蒸汽排放口處的設(shè)備，露點以下溫度運行的冷設(shè)備等。在腐蝕的部位可以看到金屬表面有大量銹跡，設(shè)備材質(zhì)較脆、粉化、缺少光澤，伴有鼓泡、裂紋等現(xiàn)象。造成保溫層下腐蝕主要有兩方面的因素：

（1）保溫材料中含有氯化物、氟化物和硫化物等有害的腐蝕性成分；

（2）保溫材料多為孔結(jié)構(gòu)，有吸附和吸水能力。

防腐策略

在工藝裝置中，腐蝕類型多種多樣，通過腐蝕檢查后，可以結(jié)合以下的防腐策略對設(shè)備的腐蝕情況進行監(jiān)管：

①原油調(diào)控

②加強助劑使用工作

③有效控制注水量，改善注水水質(zhì)

④加強表面處理施工質(zhì)量管理

⑤建立腐蝕監(jiān)測體系，加強監(jiān)測數(shù)據(jù)管理

⑥建立腐蝕失效分析案例庫

01 工藝防腐策略

工藝防腐是解決設(shè)備腐蝕的根本方法，是從源頭上降低和控制腐蝕，而且是眾多防護方法中最為有效的一種。通過合理控制工藝參數(shù)，使裝置的整體腐蝕狀況處于可控的范圍之內(nèi)。

首先，加強“一脫三注”技術(shù)，即原油脫鹽，揮發(fā)線注氨、注緩蝕劑、注水。電脫鹽是工藝防腐的第一步，通常原油經(jīng)二級電脫鹽后，含鹽量控制在3mg·L-1以下時，才可有效緩解后續(xù)設(shè)備的腐蝕。在常減壓工藝中，建議對每個塔的每種注入劑采用一臺泵，方便調(diào)節(jié)注劑量和種類。定期對電脫鹽后的原油和三頂水進行采樣分析，來控制電脫鹽的效果。另外，增設(shè)pH探針，對塔頂冷凝水的pH值進行檢測，可對中和劑的注入效果進行檢測；

其次，由于常減壓裝置中設(shè)備和管道的材料等級較低，對于操作溫度大于220℃的管道加注高溫緩蝕劑。

最后，對于常減壓工藝中“三頂”部位的腐蝕，可通過減少塔頂蒸汽冷凝量來降低鹽酸及其酸性介質(zhì)的含量，從而緩解腐蝕速率，例如，適當提高“三頂”部位的溫度，將溫度控制在110℃以上，可有效減少冷凝液的量。

02 設(shè)備防腐策略

設(shè)備防腐主要包括材料防腐、結(jié)構(gòu)防腐和涂料防腐3個方面。

（1）材料防腐主要就是指材質(zhì)升級，是應(yīng)對高溫腐蝕的主要手段。中石化有關(guān)規(guī)定指出，實際腐蝕速率大于0.25mm·a-1，就表明選材等級偏低，需要進行材料升級。在常減壓工藝中，常壓塔和減壓塔頂高溫部位采用0Cr13Al之類的鐵素體不銹鋼，塔盤或浮閥等內(nèi)部構(gòu)件采用0Cr13；對于實際操作溫度高于220℃的設(shè)備，可將材質(zhì)升級為Cr5Mo；而為了防止加熱爐對流管露點腐蝕，可選用抗露點腐蝕的ND鋼（09CrCuSb）作爐管；

（2）結(jié)構(gòu)防腐主要是避免應(yīng)力集中，局部過熱或者出現(xiàn)湍流。環(huán)烷酸的腐蝕會隨著流速的增加而加劇，而且經(jīng)常出現(xiàn)在湍流區(qū)域，因此在改造時對流速較大的部位應(yīng)采用較大管徑，避免出現(xiàn)湍流的情況。在安裝過程中需將設(shè)備內(nèi)部的焊縫磨平，防止渦流的出現(xiàn)。另外，在彎頭、三通、大小頭、變徑的位置應(yīng)該增加壁厚、貼板加強。

（3）涂料防腐是通過添加防腐層，以隔絕介質(zhì)對金屬材料的腐蝕作用。對于碳鋼換熱器、塔盤、容器等可以采用非晶態(tài)鎳磷鍍層技術(shù)，來進行防腐。