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预防炼油设备的湿硫化氢腐蚀 腐蚀与防护石油化工设备技术,2004,25(3)?I?Petro—ChemicalEquipmentTechnology 预防炼油设备的湿硫化氢腐蚀 李兆斌 (中国石化股份有限公司炼油事业部,北京100029) 摘要:从国内外炼油厂设备发生的湿硫化氢应力腐蚀事故和设备失效事例,说明必须采取措施预防该 种腐蚀的发生.结合近年加_T-高硫原油的情况,分析了炼油生产中易发生该种腐蚀的装置和设备,并提出了 从控制介质中硫化氢浓度,设备材料的质量,设备制造安装工艺以及使用管理等四个方面综合采取措施,预 防湿硫化氢应力腐蚀的产生. 关键词:湿硫化氢腐蚀;工艺防腐措施;设备选材;设备制造安装;设备管理 中图分类号:TE969文献标识码:B文章编号:1006—8805(2004)03—0001一O4 1前言 中国石化集团公司近年加工含硫,高含硫原 油的数量大幅度增加,对炼油设备的腐蚀大大加 重.在各种腐蚀中,高温硫腐蚀和湿硫化氢腐蚀 尤为严重.应对高温硫腐蚀主要是通过采用耐高 温硫腐蚀的材料.经过近3年的工作,凡是按有 关技术文件要求更换耐腐蚀材料的,高温硫腐蚀 就大大减轻.而湿硫化氢腐蚀涉及的装置和设备 数量更多,预防难度较大.本文就这一问题提出 一 些看法. 2湿硫化氢应力腐蚀开裂与低合金高强度钢 钢在某些介质环境下使用时会产生应力腐蚀 开裂(即SCC).一般说,钢的强度越高,对应力 腐蚀越敏感.生产中常见的应力腐蚀环境主要有 湿硫化氢,无水液氨,硝酸盐,碳酸盐,氢氧化物, 氰化物,氯化物和二氧化碳等8类.在炼油生产 中,特别是近年来随着炼制含硫原油量的增加,湿 硫化氢应力腐蚀开裂问题尤为突出_】]. 我国压力容器用钢相当多数采用的是低合金 高强度钢,目前,对低合金高强度钢尚无统一定 义.一般认为在低碳钢的基础上添加合金元素总 量不超过5的为低合金钢.1997年原中国石化 总公司生产部对压力容器使用情况进行调查时, 经征求专业单位意见,确定高强度钢的范围是材 料标准抗拉强度值下限不小于540MPa,因此本 文将满足上述两要求的压力容器用钢,称之为低 合金高强度钢.就中国石化集团公司实际情况而 言,低合金高强度钢主要包含两大类:一类是cr— Mo钢,主要用于锅炉蒸汽系统设备,炼油临氢设 备和作为耐温耐蚀材料;另一类是C—Mn系列加 入少量微合金元素或合金元素的低合金高强度 钢,如15MnV(15MnVR,15MnVg),15MnNbR, 18MnMoNbR,14MnMoNbB,20MnMo, 07MnCrMoVR,07MnNiCrMoVDR以及FG43, CF62,SPV450,SPV490等.16MnR是目前国内 应用最多的压力容器用钢,按技术标准其抗拉强 度下限在540MPa以下,但实际产品常常会超 过540MPa,而且在生产中16MnR钢制压力容器 也多次发生应力腐蚀开裂,所以在讨论低合金高 强度钢的应力腐蚀时也常常把16MnR以及日本 的SPV355,美国的ASTMA516Gr70等钢种列 入这一范围. 湿硫化氢环境下的应力腐蚀开裂是指水相或 含水物质在露点以下形成的水相与硫化氢共存 时,在介质与外力(含内部组织应力及残余应力) 协同作用下所发生的开裂.美国腐蚀工程师协会 (NACE)T一8—16工作组对湿硫化氢应力腐蚀开裂 的机理分为五类,即硫化物应力腐蚀开裂(SS— CC),氢鼓泡(HB),氢致开裂(HIC),应力导向氢 致开裂(SOHIC)和碱性应力腐蚀开裂(ASCC). 湿硫化氢应力腐蚀开裂较早见于油田设备, 收稿日期:2004—03—17 作者简介:李兆斌(1942一),男,河北省人.1967年毕业于 清华大学精密仪器及机械制造系精密仪器专业,高级工程 师.原中国石化股份有限公司炼油事业部副主任,从事石油 化工设备管理工作多年. 石油化工设备技术 管道,在炼油厂和石油化工厂压力容器,工业管道 中也多有发生,近年的几起重大事故引起了人们 对湿硫化氢应力腐蚀开裂的进一步重视.1984 年7月23日美国Unocal公司雷蒙特3号炼油厂 的胺吸收塔因硫化氢引起开裂而发生重大爆炸事 故,18.8m高的塔上部14m长的一节飞出约 lkm,当场死亡17人.该塔材料为ASTMA一 516Gr70,事故后分析其含Mn量为1.02～ 1.1,含碳量为0.22～0.24.该塔设计压 力为1.6MPa,设计温度60,壁厚25mm,直径 2600mm,1970年投用.失效分析中发现含有较 多的SOHIC.该塔投用后每两年检查一次, 1974,1976年曾因发生氢鼓泡和分层,分别更换 第二圈板并对局部衬蒙乃尔.爆炸后检查在临近 修复环焊缝,在容器内表面的硬度达HRC29,靠 近熔合线的显微硬度峰值为HRC40~,48,存在