高含硫天然氣凈化裝置腐蝕監(jiān)測技術(shù)有效性評估

譚紀偉,岳遠林,逯辰源,唐雪霞（中原油田分公司天然氣處理廠,河南濮陽457162）

高含硫天然氣凈化裝置腐蝕監(jiān)測技術(shù)有效性評估

譚紀偉,岳遠林,逯辰源,唐雪霞
（中原油田分公司天然氣處理廠,河南濮陽457162）

由于腐蝕帶來的各項問題日趨突出,腐蝕監(jiān)測技術(shù)作為一種在不影響系統(tǒng)正常運行的情況下,對管線的腐蝕速度和某些與腐蝕速度有關(guān)的參數(shù)進行連續(xù)測量的技術(shù)得到了很快的發(fā)展和應用。本文將在腐蝕環(huán)境較為惡劣，腐蝕介質(zhì)較為復雜的環(huán)境下，對腐蝕檢測技術(shù)的準確性和腐蝕監(jiān)控的有效性進行分析。

腐蝕監(jiān)測；高含硫；應用效果

0　引言

普光氣田采出的天然氣含硫、含碳量較高，原料天然氣中H2S平均含量為15%（體積分數(shù)，下同），CO2平均含量為8%左右，并含有一定量的有機硫,加上天然氣開采和處理的過程中有電解質(zhì)的存在，使得凈化廠的腐蝕環(huán)境較為復雜和惡劣。天然氣凈化聯(lián)合裝置采用的腐蝕檢測方法為安裝有電感探針的在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)，其原理是將金屬試樣包含在一個線圈里，由于腐蝕后金屬試樣橫截面積減小，導致線圈的電感發(fā)生相應的改變。事先對線圈電感L和磁力線長度s進行標定，建立電感與腐蝕速率的函數(shù)關(guān)系，利用測量得到的電感變化就能推知材料的腐蝕速率的腐蝕速率。

1　探針與掛片數(shù)據(jù)對比情況

為確定腐蝕監(jiān)測技術(shù)的準確性，我們在每只探針的探頭前端加裝了腐蝕試驗掛片，與探針同時放入，同時取出，以驗證探針數(shù)據(jù)的準確性。

進行了為期兩年的檢測后，我們將探針和掛片同時取出，并對掛片進行清洗、稱重和分析，并將掛片數(shù)據(jù)與探針數(shù)據(jù)進行對比。片清洗前部分監(jiān)測點掛片表面附著流體沉積物及腐蝕產(chǎn)物，部分監(jiān)測點掛片表面呈現(xiàn)光澤狀態(tài)，清洗后各個監(jiān)測點掛片的均勻腐蝕速率微小。在酸性油氣田設施腐蝕的眾多因素中，硫化氫和二氧化碳是最為危險的腐蝕因素。

2　壓力管道檢測情況

通過對六套聯(lián)合檢修時壓力管道檢測結(jié)果匯總情況分析，聯(lián)合裝置重點腐蝕部位中大部分為貧胺液、酸性氣和酸性水等介質(zhì)流經(jīng)的管線。酸性氣管線腐蝕形態(tài)多為復合管剝離，分析原因主要為壓力、溫度的變化以及前期制造缺陷引起。酸性水管線腐蝕形態(tài)主要為局部減薄，分析原因為：酸性水主要來源為急冷水，當加氫不足時，反應器出口便有較多的SO2產(chǎn)生并進入急冷塔，使急冷水的PH值下降，當PH值低于6時，急冷水對設備和管線將產(chǎn)生嚴重腐蝕，具體的腐蝕過程如下：

此外，急冷水中存在少量的SO32-及SO42-，不僅本身是一種酸性腐蝕性離子，同時為硫酸鹽還原菌的滋生和繁殖提供了環(huán)境，導致系統(tǒng)內(nèi)粘泥量增大，加速了金屬腐蝕。

3　在線腐蝕檢測情況

（1）第二級硫冷凝器入口管線腐蝕問題：腐蝕現(xiàn)狀：CL-30801探針安裝在二級硫冷器入口管線，管線材質(zhì)為碳鋼內(nèi)襯不銹鋼復合材料，探針材質(zhì)為20R，監(jiān)測介質(zhì)為酸性氣。實際運行過程中腐蝕速率一直較高，吹硫期間更是呈現(xiàn)階梯式上漲。分析原因如下：1）二級硫冷器入口管線內(nèi)氣體成分復雜，含有H2S、SO2、CO2、硫蒸汽、水蒸汽等，溫度在280℃以上，高溫硫腐蝕現(xiàn)象突出，管線為316L的復合管，電感探針材質(zhì)為20R，造成在線腐蝕實際檢測的腐蝕速率較高。2）停工吹硫操作時，產(chǎn)生少量SO3與燃料氣燃燒產(chǎn)生的大量水汽及減溫蒸汽生成硫酸蒸汽，如果管壁溫度低于系統(tǒng)壓力所對應的硫酸露點溫度，將發(fā)生硫酸露點腐蝕。吹硫后期，隨著溫度的下降，系統(tǒng)操作不平穩(wěn)，溫度、壓力、過程氣組分發(fā)生較大范圍波動，如果管壁溫度低于系統(tǒng)壓力所對應的水的露點溫度，造成嚴重的濕硫化氫腐蝕。

（2）急冷水泵出口管線腐蝕問題：腐蝕現(xiàn)狀：探針CL-40401安裝在尾氣處理單元急冷水泵出口，管線材質(zhì)為碳鋼（20#），監(jiān)測介質(zhì)為急冷水。在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)運行期間該點監(jiān)測數(shù)據(jù)頻繁的出現(xiàn)短期或長期的持續(xù)增高現(xiàn)象。分析原因如下：1）該點探針安裝在管線底部，由于探針處于該段管線低點，系統(tǒng)中產(chǎn)生的鹽類、腐蝕產(chǎn)物、污垢等物質(zhì)在此沉積，易產(chǎn)生垢下腐蝕。另外，如果上游操作出現(xiàn)波動，會造成加氫不足，使反應器出口產(chǎn)生較多的SO2并進入急冷塔，與水形成亞硫酸，亞硫酸具有很強的腐蝕性，對設備產(chǎn)生嚴重腐蝕。2）對于短期腐蝕速率較快的現(xiàn)象，原因可能為：急冷水系統(tǒng)發(fā)生的腐蝕類型主要為SO2-H2O腐蝕。當PH值低于6時，急冷水對設備和管線將產(chǎn)生嚴重腐蝕，具體的腐蝕過程如下：

SO2+H2O—＞H2SO3

H2SO3+Fe—＞FeSO3+H2

（3）再生塔底重沸器氣相返回管線腐蝕問題：塔底監(jiān)測點探針編號為CL-10501，安裝在再生塔底重沸器氣相返回口管線，腐蝕介質(zhì)主要為硫化氫、二氧化碳和MDEA，管線材質(zhì)為復合管材（20R+00Cr17Ni14Mo2），探針材質(zhì)為SA516-65，正常運行溫度為128℃。在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)該點出現(xiàn)較快增長趨勢。分析該點腐蝕的原因可能包括：1）溫度較高或壓力較低時，溶劑吸收的酸性氣體自胺液中解析出來，在材料表面產(chǎn)生酸腐蝕。2）正常工況下，富液中的酸性氣在再生塔內(nèi)解析，返回管道內(nèi)介質(zhì)為氣相，如操作不當，解析反應發(fā)生在重沸器內(nèi)，解吸出來的游離H2S和CO2氣體在有液滴的情況下在返回管線金屬表面發(fā)生腐蝕或沖刷。

4　總結(jié)

腐蝕監(jiān)測的最大意義在于可以實時監(jiān)測裝置的整體運行狀態(tài)，及時反應設備及管線內(nèi)介質(zhì)當前的腐蝕程度。提供與當前設備及管線運行情況等有關(guān)的管理信息如生產(chǎn)、維修計劃的決策依據(jù)，設備的選材依據(jù)等?？梢栽u估腐蝕控制和防腐技術(shù)的有效性，如化學緩蝕劑法、防腐涂層技術(shù)等。并且找出這些技術(shù)的最佳應用條件。

[1]李章亞.油氣田腐蝕與防護技術(shù)手冊[K].北京:石油工業(yè)出版社,1999:378.

[2]周計明.油管鋼在含CO2/H2S高溫高壓水質(zhì)中的腐蝕行為及防護技術(shù)的作用[D].西安:西北工業(yè)大學,2002.

[3]鄭立群.石油化工工業(yè)腐蝕監(jiān)測技術(shù)的最新發(fā)展.[J]石油化工腐蝕與防護,2005.

譚紀偉（1979—），男，山東新泰人，本科，經(jīng)濟師，研究方向：天然氣凈化處理和化驗分析。