石油化工設(shè)備常見腐蝕問題及防腐蝕措施

潘衛(wèi)峰

（延安石油化工廠，陜西延安 727406）

0 引言

石油化工生產(chǎn)過程中的設(shè)備管理是影響生產(chǎn)安全經(jīng)濟(jì)效益的重要工作內(nèi)容，設(shè)備腐蝕是影響設(shè)備運(yùn)行安全和使用壽命的重要因素，對石油化工設(shè)備腐蝕問題進(jìn)行分析研究是十分必要的。

1 石油化工設(shè)備防腐意義

石油化工設(shè)備運(yùn)行所處的環(huán)境復(fù)雜，腐蝕現(xiàn)象難以避免。在石油化工設(shè)備失效原因的統(tǒng)計(jì)中，因腐蝕導(dǎo)致設(shè)備失效占所有失效原因的41%。腐蝕反應(yīng)不僅對設(shè)備本身的質(zhì)量和性能帶來不利影響，縮短使用壽命，也不利于石油化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。介質(zhì)泄漏會造成資源浪費(fèi)，同時(shí)埋下很大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，容易引發(fā)安全事故，對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。為此，加強(qiáng)石油化工設(shè)備防腐工作十分重要。只有充分重視石油化工設(shè)備防腐問題，探索科學(xué)的防腐技術(shù)措施，才能保障好企業(yè)生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效益，避免事故發(fā)生。

2 常見的腐蝕類型

根據(jù)設(shè)備材料的不同可將腐蝕分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕，金屬腐蝕在石油化工設(shè)備腐蝕現(xiàn)象中占據(jù)80%以上，是主要的腐蝕類型。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的不同可將金屬腐蝕為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕3 類：①物理腐蝕不涉及化學(xué)反應(yīng)，單純由物理作用造成設(shè)備的破壞，如介質(zhì)滲透導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、溶解的過程造成設(shè)備腐蝕；②化學(xué)腐蝕是化學(xué)反應(yīng)引起的設(shè)備腐蝕，主要是金屬材料與非電解質(zhì)之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過程是氧化-還原反應(yīng)的過程，金屬材料表面的金屬原子與外部介質(zhì)直接接觸，反應(yīng)過程中沒有電流產(chǎn)生，反應(yīng)過后產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，過程符合動(dòng)力學(xué)規(guī)律；③電化學(xué)腐蝕的典型特征是存在陽極失去電子和陰極獲得電子的特點(diǎn)，存在電流，是金屬原子與電解質(zhì)溶液發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)引起的設(shè)備材料破壞，反應(yīng)過程也符合動(dòng)力學(xué)規(guī)律。

根據(jù)表面形貌的不同可將腐蝕分為全面腐蝕、局部腐蝕，后者包括應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕、磨損腐蝕、電偶腐蝕等類型。石油化工設(shè)備的局部腐蝕形式主要包括點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕。石油化工生產(chǎn)環(huán)境中存在氧氣、酸堿等介質(zhì)因素，長期處于此環(huán)境下的設(shè)備易發(fā)生局部腐蝕。如冷卻系統(tǒng)中冷凝器設(shè)備腐蝕，當(dāng)沒有任何防腐措施的情況下，設(shè)備材料碳鋼的腐蝕率為2 mm/a，出現(xiàn)的腐蝕類型以應(yīng)力腐蝕為主，同時(shí)包含點(diǎn)蝕類型。冷凝器冷卻入口位置長時(shí)期存在兩相高速流動(dòng)的情況，還會出現(xiàn)物理腐蝕類型，在脹口位置出現(xiàn)沖狀腐蝕?？諝饫鋮s裝置碳鋼材料的腐蝕率可高達(dá)4 mm/a。

3 常見的腐蝕原因

3.1 設(shè)備材料的原因

設(shè)備制備的過程中采用的原材料質(zhì)量不高或材料加工工藝水平不高，導(dǎo)致石油化工設(shè)備材料抗腐蝕性能不強(qiáng)；在設(shè)備或部件的運(yùn)輸、存儲過程中，因技術(shù)或環(huán)境不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備材料發(fā)生腐蝕。在設(shè)備制備、采購、運(yùn)輸、儲存的過程中，因質(zhì)量管理或技術(shù)管理不合格均容易導(dǎo)致設(shè)備腐蝕。

3.2 設(shè)備接觸介質(zhì)的原因

石油化工生產(chǎn)工藝中的原料、過程中間產(chǎn)物中很多具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，還有部分具有較強(qiáng)的揮發(fā)性?；瘜W(xué)活性強(qiáng)的介質(zhì)在接觸設(shè)備表面的過程中一旦遇到裂縫、點(diǎn)坑等缺陷，極容易引發(fā)腐蝕反應(yīng)。如原油中含有較大濃度的氯化鈣、氯化鎂等無機(jī)鹽時(shí)，在生產(chǎn)加工的過程中，這些無機(jī)鹽在水環(huán)境和一定的溫度條件下極容易發(fā)生水解反應(yīng)，繼而生成鹽酸，為設(shè)備腐蝕反應(yīng)創(chuàng)建了條件。在蒸餾過程中，石油中的硫化物和鹽酸在較高的溫度條件下發(fā)生分解反應(yīng)，生成硫化氫，隨著原油組分中密度較小的物質(zhì)進(jìn)入到分餾塔頂部和冷凝系統(tǒng)中，使冷凝設(shè)備發(fā)生腐蝕。

原油中含有的硫化物在高溫條件下經(jīng)過催化裂解會生成硫化氫，在這一過程中，原油中的氮化物也會被裂解，有一部分會轉(zhuǎn)化為氨，還有一部分會轉(zhuǎn)化為氰化氫。當(dāng)催化原料中的氮含量超過0.1%時(shí)，催化裂解產(chǎn)生的氰化氫含量較高，氰根離子濃度超過500 mg/kg 時(shí)，會導(dǎo)致催化裂解設(shè)備腐蝕加重。腐蝕的類型既包括應(yīng)力腐蝕、氫鼓泡、穿孔等局部腐蝕，還包括設(shè)備厚度減薄的均勻腐蝕。

設(shè)備在硫化氫水環(huán)境中發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要反應(yīng)式如下：

H2S=H++HS

Fe→Fe2++2e

Fe2++S2-→FeS

Fe2++HS-→FeS+H+

2H++2e→2H→H2

設(shè)備在硫化氫和氰化氫水環(huán)境中發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要反應(yīng)式如下：

H2S+6CN-→［Fe（CN）6］4-+S2-

［Fe（CN）6］4-+2Fe2+→Fe2［Fe（CN）6］↓

6Fe2［Fe（CN）6］+6H2O+3O2→2Fe4［Fe（CN）6］3↓+4Fe（OH）3

另外，設(shè)備內(nèi)部氣體或液體等介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度也會對設(shè)備腐蝕造成影響。一般情況下，內(nèi)部介質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度越快，腐蝕現(xiàn)象越嚴(yán)重，腐蝕程度較深。這也說明，石油化工生產(chǎn)工藝參數(shù)對設(shè)備腐蝕有不容忽視的影響。

4 石油化工設(shè)備的防腐措施

石油化工設(shè)備的腐蝕情況十分復(fù)雜，化工材料、設(shè)備環(huán)境和介質(zhì)條件等因素是設(shè)備發(fā)生腐蝕的直接或間接原因，不同條件環(huán)境下造成的腐蝕所采用的防腐措施也不盡相同。

4.1 優(yōu)選設(shè)備材料

從石油化工設(shè)備自身材料質(zhì)量入手，結(jié)合石油化工生產(chǎn)環(huán)境及工藝情況，對設(shè)備材料的性能尤其是防腐蝕性能進(jìn)行合理評估，從多種材料中選擇抗腐蝕性能強(qiáng)的材料。石油化工設(shè)備制備環(huán)節(jié)、采購環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格做好設(shè)備材料的質(zhì)量管理工作，根據(jù)相關(guān)的文件要求對材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確保石油化工設(shè)備材料符合企業(yè)生產(chǎn)過程中對防腐性能的實(shí)際要求。

4.2 提高設(shè)備防腐蝕技術(shù)

從石油化工設(shè)備的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，結(jié)合設(shè)備腐蝕的類型和原因，通過采用合理的設(shè)計(jì)有效提升設(shè)備材料結(jié)構(gòu)的防腐蝕性能。設(shè)備材料結(jié)構(gòu)應(yīng)注意質(zhì)地均勻，降低設(shè)備表面腐蝕的速率。對石油化工生產(chǎn)過程中強(qiáng)酸堿、高溫高壓等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)制定專門的設(shè)備防腐技術(shù)，如在設(shè)備與介質(zhì)接觸并容易發(fā)生腐蝕反應(yīng)的表面，除了選擇合理的設(shè)備材料之外，通過采用防腐涂層設(shè)計(jì)來進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)備與介質(zhì)接觸表面的防腐性能。通過采用防腐涂層設(shè)計(jì)，在設(shè)備表面起到隔離屏蔽介質(zhì)的效果，對設(shè)備表面進(jìn)行防護(hù)。科學(xué)選擇防腐涂層，涂層材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不能與設(shè)備材料發(fā)生反應(yīng)，而且涂層材料也不能與介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。通過設(shè)計(jì)防腐涂層提升設(shè)備表面的防腐性能。結(jié)合生產(chǎn)工藝及技術(shù)要求，科學(xué)選擇防腐蝕藥劑，加強(qiáng)防腐蝕藥劑的質(zhì)量檢驗(yàn)工作，避免不合格藥劑進(jìn)入到生產(chǎn)裝置。

4.3 完善設(shè)備防腐蝕監(jiān)測制度

為了有效防止和控制石油化工設(shè)備腐蝕，更好地保障生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行，企業(yè)及設(shè)備管理部門應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝中腐蝕介質(zhì)的流程分布情況，加強(qiáng)對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕檢查，建立腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為設(shè)備檢修和防腐工作提供依據(jù)。組織專業(yè)的技術(shù)人員對設(shè)備的腐蝕情況進(jìn)行定期檢查，對設(shè)備腐蝕狀況做出評價(jià)，整理出腐蝕檢查技術(shù)報(bào)告。對生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中容易發(fā)生腐蝕、容易造成嚴(yán)重安全事故的設(shè)備，建立定期監(jiān)測腐蝕制度，在設(shè)備容易發(fā)生腐蝕的部位設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行定期檢測。設(shè)備管理部門應(yīng)根據(jù)設(shè)備腐蝕監(jiān)測的具體方案和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立設(shè)備腐蝕監(jiān)測臺賬，及時(shí)收集設(shè)備腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)，完善設(shè)備腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。通過對設(shè)備腐蝕數(shù)據(jù)的分析研究，得到設(shè)備腐蝕速率，制定和優(yōu)化設(shè)備防腐蝕策略。根據(jù)石油化工生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和規(guī)律，對生產(chǎn)物料或過程中間產(chǎn)物中具有腐蝕性的介質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的參數(shù)監(jiān)測，定期分析介質(zhì)參數(shù)，科學(xué)控制生產(chǎn)工藝中腐蝕性介質(zhì)的含量。對生產(chǎn)工藝中能夠反映設(shè)備腐蝕程度的參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和整理、定期分析，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝條件。

4.4 提高工作人員的防腐意識

加強(qiáng)設(shè)備防腐思想教育工作，提高工作人員的防腐意識。根據(jù)生產(chǎn)部門制定的裝置設(shè)備工藝技術(shù)文件、設(shè)備操作規(guī)程和操作方法，嚴(yán)格規(guī)范日常作業(yè)行為，避免因人為因素導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象加重。將防腐蝕檢查納入到業(yè)績考核指標(biāo)中，提高全體工作人員的防腐蝕意識和工作責(zé)任心，將防腐蝕的思想融入到崗位工作中。

5 結(jié)語

設(shè)備腐蝕是石油化工企業(yè)不可避免的問題，企業(yè)應(yīng)建立系統(tǒng)的設(shè)備防腐管理體系。通過完善設(shè)備防腐監(jiān)測制度，提高全員防腐思想意識，鼓勵(lì)防腐技術(shù)鉆研創(chuàng)新，優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，不斷提升石油化工設(shè)備的防腐性能，為生產(chǎn)安全和效益提供可靠保障。