醋酸仲丁酯裝置脫輕組分對設(shè)備的腐蝕分析

呂厚儒（茂名石化實華股份有限公司，廣東 茂名 525000）

醋酸仲丁酯裝置脫輕組分對設(shè)備的腐蝕分析

呂厚儒（茂名石化實華股份有限公司，廣東 茂名 525000）

金屬腐蝕是一種常見的金屬損傷，多年來雖然對于金屬腐蝕機理和防腐蝕技術(shù)開展了大量研究，但仍未能完全解決金屬腐蝕問題。316L鋼屬于奧氏體不銹鋼，具有較好的防腐蝕能力，應(yīng)用較廣，但是在氯離子、高溫和應(yīng)力條件下仍然會存在明顯的腐蝕現(xiàn)象。

脫輕組分；設(shè)備腐蝕；氯離子；點蝕

本文針對醋酸仲丁酯裝置中管線及設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象，開展了腐蝕原因和機理分析，認為脫輕組分中的氯離子是導(dǎo)致腐蝕的主要原因。

1 事件概況

本次研究針對醋酸仲丁酯裝置，該裝置于2013年進行擴能改造之后，主要更換了塔T101（鈦材）以及更換T101塔頂流出物系統(tǒng)的管線（材質(zhì)仍為316L不銹鋼，管徑增大），并于2013年12月恢復(fù)生產(chǎn)。擴能改造后裝置負荷提升明顯。但是運行一個多月，從2014年1月2日開始，T101系統(tǒng)管線及附屬設(shè)備開始出現(xiàn)大量漏點。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，泵P113出口管線漏點數(shù)目為27處，泵P113入口管線及設(shè)備漏點數(shù)目為9處，且漏點多在管道底部或者罐底部。

具體來看，腐蝕發(fā)生在T101塔頂至P113管線、T101回流罐V103及P113出口管線，且以P113出口管線漏點居多，材質(zhì)均為316L，介質(zhì)為烴和微量醋酸。從工藝工況上分析，316L鋼在該系統(tǒng)中是耐醋酸腐蝕的。據(jù)此推測，實際生產(chǎn)中如果物料中含有鹵族元素就會使316L鋼表面的鈍化膜破壞，產(chǎn)生局部腐蝕。

2 腐蝕機理分析及探究脫輕組分對設(shè)備的腐蝕

316L不銹鋼是316不銹鋼的超低碳型號，具有更好的耐腐蝕性能，主要體現(xiàn)在晶間腐蝕的抗性較大?？偨Y(jié)近年來316L不銹鋼的應(yīng)用，主要在以下幾個領(lǐng)域：（1）硫酸生產(chǎn)，如硫酸泵、換熱材料等；（2）純堿生產(chǎn)，該型號的不銹鋼是純堿工業(yè)中主要的耐腐蝕材料；（3）磷酸工業(yè)；（4）醫(yī)療器械、尿素生產(chǎn)等。

現(xiàn)階段我國應(yīng)對金屬腐蝕的方法主要有以下幾種：（1）提高系統(tǒng)的熱力學(xué)穩(wěn)定性。包括提高金屬本身熱力學(xué)穩(wěn)定性，如用涂層隔絕金屬，使之不與介質(zhì)直接接觸。（2）增加陽極控制過程。包括加入易鈍化的合金元素，加入貴金屬元素等。（3）增加電阻控制的防蝕方法。

近年來，多位學(xué)者開展了氯離子對于奧氏體不銹鋼的腐蝕研究，認為不銹鋼的耐蝕性與表面的Cr203鈍化膜有關(guān)，這層膜能阻止不銹鋼基體與腐蝕介質(zhì)的接觸，使腐蝕受阻；但由于Cl一的尺寸較小，可進入鈍化膜內(nèi)破壞膜的完整性，在大陰極小陽極的情況下，可能出現(xiàn)點蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和晶間腐蝕等現(xiàn)象。

本次分析的主要腐蝕類型屬于點蝕，點蝕主要發(fā)生在材料的表面，一般情況下包含成核和長大兩個階段，在此過程中向材料的縱深方向發(fā)展，孔口多被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，具有突發(fā)性和隱蔽性，點蝕是其他腐蝕位置的起始點，一旦形成可能會造成嚴重的后果。

為此，我們對裝置中介質(zhì)進行采樣分析，以探索氯離子的來源。由于裝置的原料是醋酸和碳四烯烴，故分別對這兩種原料及T101塔頂產(chǎn)物進行采樣。通過采樣分析，發(fā)現(xiàn)醋酸原料的氯離子含量小于6 ppm，碳四烯烴中游離水的氯離子含量為86ppm，而T101塔頂產(chǎn)物的游離水含氯離子為620ppm。從工藝流程上分析，由于醋酸和碳四烯烴反應(yīng)不會產(chǎn)生氯離子，所以氯離子是隨碳四原料帶入。因為碳四烯烴來自煉廠蒸餾裝置塔頂出的液化汽，其中含有未被冷凝出來的氯化氫，最后在脫輕系統(tǒng)循環(huán)聚集，表現(xiàn)在塔頂罐V-103游離水中高含量的氯離子。T101塔頂物料水中的高含量氯離子，在酸性環(huán)境下破壞了不銹鋼的鈍化膜，故容易造成局部腐蝕，而P113出口的壓力高（2.1MPa），故P113出口管線的點蝕現(xiàn)象尤為嚴重。

3 設(shè)備防腐蝕技術(shù)探索

在深入分析脫輕組分中氯離子的腐蝕原理，結(jié)合多年現(xiàn)場施工工藝，提出了三項改進方案：（1）提升材料防護等級。鈦材具有良好的鈍化膜自修復(fù)能力，在含有氯離子的酸性環(huán)境中有優(yōu)良的耐腐蝕能力，已用在該系統(tǒng)中的塔T-101及其塔底流出物管線，目前使用情況良好。（2）改進工藝防腐技術(shù)。在液化氣原料進裝置前增加一個脫氯罐，可以大大降低帶入裝置的氯離子。另外可以考慮在T-101頂流出管線上注水，沖稀V-103罐的排水，控制排水中的氯離子含量小于30ppm。（3）采用涂料防護。V-103罐可以采用耐烴、耐醋酸的涂料進行防腐。

最終確定改進施工方案為：（1）對P-113出口管線進行了材質(zhì)升級，由316L更換為鈦材；（2）V-103罐內(nèi)部做涂料防腐。觀察運行半年多，沒有出現(xiàn)漏點。

4 結(jié)語

通過對工藝流程和設(shè)備材料的深入研究，認為脫輕組分中的氯離子是導(dǎo)致系統(tǒng)中316L管線及設(shè)備出現(xiàn)腐蝕的主要原因，在此基礎(chǔ)上，提出了三項改進措施，并具體實施了2個方案，取得了較為明顯的防腐蝕效果。

[1]張金鐘,謝俊峰,宋文文,等.Cl-濃度對316L不銹鋼點蝕行為的影響[J].天然氣與石油,2012,30(1):71-73.

[2]黃彥良,曹楚南,林海潮,等.緩蝕劑對316L不銹鋼在酸性氯離子溶液中應(yīng)力腐蝕開裂的作用[J].腐蝕科學(xué)與防護技術(shù),2013,5(3):192-196.

姓名：呂厚儒（1988-）；性別：男，籍貫：廣東省信宜市，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于華南理工大學(xué)；現(xiàn)有職稱：助理工程師；研究方向：化工設(shè)備管理。