試析煉化設(shè)備腐蝕及防護(hù)措施

許蘊(yùn)博

（大慶石化公司煉油廠污水車(chē)間，黑龍江 大慶 163711）

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用和普及，社會(huì)生活出現(xiàn)了各方面的變化，石油化工行業(yè)也開(kāi)始步入快速發(fā)展時(shí)期，石油需求量不斷增大，油田開(kāi)采頻率不斷增高，使得煉化設(shè)備腐蝕情況更加嚴(yán)重，如果不能及時(shí)進(jìn)行防護(hù)處理，將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，甚至還會(huì)威脅到人們的生命安全，在此情況下，展開(kāi)煉化設(shè)備腐蝕防護(hù)工作則成為一種必然選擇。

1 煉化設(shè)備腐蝕原理和腐蝕類(lèi)別

1.1 基本原理

在石油化工行業(yè)，煉化設(shè)備腐蝕情況十分常見(jiàn)，從當(dāng)前各種設(shè)備的實(shí)際使用情況來(lái)看，腐蝕是造成設(shè)備出現(xiàn)故障的主要原因。在日常生產(chǎn)工作中，煉化設(shè)備多處于復(fù)雜的生產(chǎn)工作環(huán)境，很容易受到電化學(xué)腐蝕等多種因素的干擾，促使煉化設(shè)備腐蝕情況也更加嚴(yán)重。煉化設(shè)備多由金屬組成，金屬對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境的要求較高，很容易和周邊環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而造成設(shè)備腐蝕情況。例如，金屬腐蝕情況，則是由于金屬自身的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，使得后續(xù)工作過(guò)程中極易出現(xiàn)金屬材質(zhì)變質(zhì)的問(wèn)題。

1.2 腐蝕類(lèi)別

（1）氯化物腐蝕。氧化物腐蝕則是一種較為常見(jiàn)的煉化設(shè)備腐蝕類(lèi)別。通常而言，對(duì)于那些直接從油井中開(kāi)采得到的原油，主要成分則為無(wú)機(jī)鹽，無(wú)機(jī)鹽中含有大量氧化物，例如，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣。這些氧化物的存在也會(huì)相應(yīng)滋生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)處于露點(diǎn)溫度，在水解作用下將會(huì)形成HCI，進(jìn)而和水相應(yīng)發(fā)生反應(yīng)，從而嚴(yán)重?fù)p壞煉油設(shè)備。需要注意的是，處于蒸餾情況下，鈉鹽并不會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，只有原油中含有相應(yīng)反應(yīng)元素，如環(huán)烷酸、金屬元素，且溫度超過(guò)300℃，才會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，最終作用形成HCI。在實(shí)際水解過(guò)程中，真正生成的HCI含量不一，如果原油開(kāi)采時(shí)期加入清蠟劑，將會(huì)促使HCI含量超標(biāo)，甚至比無(wú)機(jī)鹽水解HCI含量都高。清蠟劑作為一種特殊的化學(xué)制劑，能夠起到清除蠟沉積物的作用，在清蠟劑中含有大約20%的氯代烷烴，當(dāng)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境溫度超過(guò)100℃，則會(huì)在水解作用下相應(yīng)生成HCI。

（2）氫損傷系統(tǒng)。氫損傷系統(tǒng)則可以劃分為三個(gè)方面，分別是氫脆、氫腐蝕、氫鼓泡。首先，對(duì)于氫脆。高強(qiáng)度鋼氫原子進(jìn)入到金屬內(nèi)部、融入晶格中，將會(huì)促使晶格發(fā)生一定程度的應(yīng)變情況，無(wú)論是金屬自身延展性，還是金屬韌性都會(huì)相應(yīng)降低，從而造成金屬很容易出現(xiàn)脆化情況，這種情況就是氫脆。氫脆情況一旦發(fā)生則很難恢復(fù)，主要存在于低溫環(huán)境，應(yīng)力腐蝕中的氫脆現(xiàn)象更是不可逆轉(zhuǎn)的。其次，對(duì)于氫腐蝕，將會(huì)受到溫度、氫分壓的共同作用。一般來(lái)講，氫腐蝕情況主要發(fā)生在溫度超過(guò)200℃、氫分壓超過(guò)0.15MPa的作業(yè)環(huán)境，使得鋼材中的氫氣、不穩(wěn)定碳化物都會(huì)相應(yīng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，分解出碳化物中的碳元素，最終作用形成甲烷氣泡，這些甲烷氣泡本身存留在晶界分布區(qū)域。氫腐蝕情況較為常見(jiàn)，一旦煉化設(shè)備出現(xiàn)氫腐蝕現(xiàn)象，將會(huì)對(duì)鋼材造成嚴(yán)重影響，無(wú)論是鋼材強(qiáng)度，還是鋼材韌性都會(huì)相應(yīng)降低。最后，對(duì)于氫鼓泡，則主要指代當(dāng)氫原子處于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，將會(huì)直接擴(kuò)散到鋼中，并在空穴位置作用形成氫分子，氫分子不同于氫原子，不能繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)散，但會(huì)和金屬一些部分相應(yīng)反應(yīng)生成內(nèi)壓，促使鋼材受損，相應(yīng)出現(xiàn)鼓泡、破裂等一系列問(wèn)題。例如，對(duì)于輕油區(qū)硫，則主要表現(xiàn)為硫化氫，之所以會(huì)呈現(xiàn)為硫化氫的形式，則是由于硫化氫的反應(yīng)作用，促使氫氣體可以直接引導(dǎo)到金屬內(nèi)部，最終匯聚形成氫氣，還會(huì)相應(yīng)增大材料缺陷位置的壓力，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)裂問(wèn)題。

（3）環(huán)烷酸腐蝕。在原油中含有大量酸性化合物，超過(guò)90%的酸性化合物都是環(huán)烷酸RCOOH，除此之外，還有苯酚類(lèi)、脂肪酸等多種有機(jī)酸性化合物，這些酸性化合物總稱(chēng)為石油酸。對(duì)于原油中含有的環(huán)烷酸，處于不同的生產(chǎn)條件，自身的腐蝕性能也會(huì)呈現(xiàn)出明顯差別。一方面，當(dāng)環(huán)境溫度低于220℃，環(huán)烷酸本身的化學(xué)腐蝕活性很弱，可以直接將環(huán)烷酸看做是應(yīng)用效果較好的表面活性劑。另一方面，當(dāng)環(huán)境溫度高于350℃，環(huán)烷酸本身的化學(xué)腐蝕活性很強(qiáng)，特別是將環(huán)烷酸和硫化氫共同作用時(shí)，硫化氫還會(huì)基于高溫作用進(jìn)行分解，最終生成S和Fe，S和Fe又會(huì)相應(yīng)發(fā)生反應(yīng)最終形成不溶性保護(hù)膜，不溶性保護(hù)膜當(dāng)和環(huán)烷酸共存，便會(huì)相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再次作用生成環(huán)烷酸鹽、硫化氫，這種環(huán)烷酸鹽本身具有油溶性，硫化氫則可以再度和Fe進(jìn)行相互反應(yīng)，加速設(shè)備的腐蝕情況。

2 煉化設(shè)備腐蝕防控保護(hù)措施

（1）選擇防腐材料。針對(duì)煉化設(shè)備腐蝕情況，要想實(shí)現(xiàn)防控保護(hù)的作用，則需要針對(duì)不同腐蝕問(wèn)題，合理采取措施。其中應(yīng)用最簡(jiǎn)單、廣泛的煉化設(shè)備防護(hù)措施則是從材料入手，盡可能選擇一些防腐材料，確保煉化設(shè)備焊接性能、耐蝕性能。滲鋁是一種較常見(jiàn)的化學(xué)熱處理工藝，當(dāng)處于高溫作業(yè)環(huán)境下，活性鋁原子將會(huì)相應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而慢慢擴(kuò)散到合金表層，抑或擴(kuò)散到碳鋼中，最終作用形成鋁鐵合金層。鋼材表面帶有鋁鐵合金層能夠強(qiáng)化自身的防腐性能，這類(lèi)鋼材又可以稱(chēng)為滲鋁鋼。滲鋁鋼性能和母材性能保持著緊密聯(lián)系，隨著母材性能的不斷降低，滲鋁鋼自身的防腐性能也會(huì)相應(yīng)降低，難以發(fā)揮自身功效。當(dāng)溫度保持在1000℃，處于奧氏體區(qū)的鋼材將會(huì)受到冷卻速度的影響，使得母材也開(kāi)始呈現(xiàn)出不同的形式，如果是高合金鋼，還很容易損害鋼材自身的機(jī)械性能。

（2）電化學(xué)保護(hù)法?；诮饘俑g電化學(xué)原理，采用電化學(xué)保護(hù)法，則能夠有效應(yīng)對(duì)煉化設(shè)備腐蝕情況，促使已經(jīng)處于被保護(hù)金屬的電極電位，可以直接朝著保護(hù)煉化設(shè)備應(yīng)用性能的方向前進(jìn)，切實(shí)降低金屬腐蝕速度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有效的金屬保護(hù)工作。電化學(xué)保護(hù)法包括兩種，第一種則為陽(yáng)極保護(hù)法，第二種則為陰極保護(hù)法。兩種保護(hù)方法應(yīng)用原理類(lèi)似、作用方式相反，陰極保護(hù)法則是應(yīng)用較為廣泛的電化學(xué)保護(hù)方法，不僅可以應(yīng)用于地下油氣管線，還可以直接應(yīng)用于地下油罐，能夠促使保護(hù)金屬電位形成負(fù)移情況，最終實(shí)現(xiàn)陰極極化的作用效果。為了切實(shí)強(qiáng)化煉化設(shè)備的防腐效能，還可以在應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)法的基礎(chǔ)上，將電化學(xué)保護(hù)法和緩蝕劑進(jìn)行共同作用，形成強(qiáng)有效的防腐蝕效果。但是，需要注意的是，采用電化學(xué)保護(hù)法本身耗電量較大，費(fèi)用成本投入也高。

（3）注重腐蝕監(jiān)測(cè)。伴隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等各種現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，將技術(shù)手段應(yīng)用于煉化設(shè)備腐蝕防護(hù)工作中，也能夠取得理想的應(yīng)用效果。通過(guò)應(yīng)用在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，則可以充分利用各種儀器設(shè)備，明確材料處于不同工藝環(huán)境的腐蝕情況，并將具體腐蝕情況以數(shù)據(jù)的形式構(gòu)建形成煉化設(shè)備腐蝕信息數(shù)據(jù)庫(kù)，工作人員便可以直接通過(guò)腐蝕信息數(shù)據(jù)庫(kù)查看腐蝕情況，及時(shí)采取有效措施緩解腐蝕狀況。

（4）采取一脫四注。煉化設(shè)備出現(xiàn)腐蝕情況，很多時(shí)候都是由于原油加工中含有一些不需要的成分，這些物質(zhì)的存在加劇設(shè)備腐蝕情況，在此情況下，便可以預(yù)先去除腐蝕介質(zhì)，相應(yīng)添加一定含量的緩蝕劑，不斷降低腐蝕介質(zhì)自身的活性，從而起到煉化設(shè)備防腐的作用效果。需要明確的是，石油化工行業(yè)獨(dú)有防腐蝕方法則為一脫四注，處理腐蝕介質(zhì)則多是處于工藝生產(chǎn)時(shí)期。

（5）改善腐蝕環(huán)境。煉化設(shè)備腐蝕情況很大程度上會(huì)受到工藝生產(chǎn)環(huán)境的影響，為了切實(shí)減少設(shè)備腐蝕情況，則需要從工藝環(huán)境入手，改善腐蝕環(huán)境，特別需要控制介質(zhì)中的有氧含量、PH值等參數(shù)信息，還可以基于金屬特性和工作環(huán)境，合理選擇緩蝕劑，切實(shí)減小設(shè)備腐蝕情況，提高設(shè)備使用的安全性和可靠性。

（6）有機(jī)涂層技術(shù)?；诓煌慕橘|(zhì)類(lèi)別，展開(kāi)煉化設(shè)備防腐蝕處理，還可以采用有機(jī)涂層技術(shù)，促使煉化設(shè)備能夠保持良好運(yùn)行狀態(tài)，也能夠提高能源利用率，減少資源浪費(fèi)。通過(guò)而言，對(duì)于煉化設(shè)備，是否處于傳熱條件，最終形成的設(shè)備腐蝕情況都會(huì)出現(xiàn)明顯差別。采用有機(jī)涂層技術(shù)則可以在設(shè)備表面形成保護(hù)層，在一般的作用條件下都能夠起到良好的作用效果。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)煉化設(shè)備腐蝕及防護(hù)措施展開(kāi)分析具有至關(guān)重要的意義。針對(duì)當(dāng)前煉化設(shè)備的腐蝕情況，今后應(yīng)當(dāng)合理選擇防腐材料、應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)法、注重腐蝕監(jiān)測(cè)、采取一脫四注、改善腐蝕環(huán)境，借助有機(jī)涂層技術(shù)，將設(shè)備腐蝕情況降到最低，促使煉化設(shè)備能夠安全使用，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。