高温硫化氢腐蚀 - 图文

2、腐蚀案例分析——1号柴油加氢T202进料线腐蚀穿孔 （1）事件情况

1号柴油加氢装置汽提塔T202进料管线于2009年2月20日凌晨3：30时左右出现穿孔泄漏，装置随即降压生产，经测厚检查发现T202进料管线整段高温部位管线已整体减薄，最薄处为1.6mm,装置停工把该段管线更换。

图7.1 1号柴油加氢装置汽油管段（φ219×6） 减薄穿孔图7.2 减薄管线剖开形貌 （2）管道使用情况

40万吨/年柴油加氢精制装置由原茂名石化设计院设计，建设公司安装。该装置主要是以二次加工粗柴油或高含硫直馏粗柴油为原料，通过加氢精制，生产储存安定性和燃烧性能都较优良的柴油组分，副产少量粗汽油和瓦斯。装置的加工流程灵活，也可以直馏煤油为原料，生产优质灯油或航煤。并考虑了切换焦化粗汽油为原料，生产车用汽油调和组分的可能性。

装置于1991年4月基本建成，7月正式投产。装置在2003年2月份的大修中进行了扩能改造，柴油处理能力已达到60万吨/年。2006年8月，装置改造成以焦化汽油为原料，生产高质量的乙烯原料石脑油，目前汽油加氢精制能力为40万吨/年。

汽提塔T202进料线流程如图7.2所示，已部分预热的低分油（含汽油，H2S，H2）经反应产物第一换热器E201与反应产物换热，热塔进料与另一路90℃左右的冷进料混合后得到170℃左右的塔进料油进入汽提塔T202。此段流程于2003年3月大修时改造完成，原先设计的流程为经反应产物第二换热器E202换热后进入T202，见图中虚线部位，按原流程换热后温度约为250℃；改造后流程为经反应产物第一换热器E201换热，换热后温度大大提高，达到280-320℃。

图7.3 1号柴油加氢装置T202进料管段示意图

对此段管线全面测厚显示，图7.3中红色所示的管段均整体减薄至1.5mm-2.8mm，穿孔的泄漏点就是在此管段的一个弯头前；而冷料线加入以后的管段厚度为5mm-7mm，属于正常厚度范围。该管线材质为20#碳钢，规格为Φ219×6mm。 （3）腐蚀减薄穿孔原因分析

表7.2 1号柴油加氢操作参数

时间 20020523 20030327 20030717 20040701 20050602 20060803 20060831 20070517 20080707 20090126 原料 柴油 柴油 柴油 柴油 柴油 柴油 汽油 汽油 汽油 汽油 原料硫含量% 1.18 1.33 1.26 1.73 1.89 1.56 0.452 0.944 0.586 0.375 处理量m3/h 85 57 92 90 80 75 55 64 72 60 T201进料温度℃ 244 270 276 257 270 265 177 180 165 159 D206气体流量m3/h 950 720 1000 1000 900 859 660 700 800 750 表7.3 1号柴油加氢D206气体组成

时间 氢气 % 硫化氢 % 2002 0523 4.64 52.24 2003 0327 3.62 51.68 2003 0717 4.3 65.46 2004 0701 3.7 65.64 2005 0602 4.02 56.02 2006 0803 3.2 55.21 2006 0831 11.33 16.1 2007 0517 2.58 11.74 2008 0703 5.58 25.22 2009 0101 7.3 17.45 经核算该管线的低分汽油介质工况为：氢气0.5%（v/v）；硫化氢1.5%(v/v)；流速15m/S；温度约315℃。腐蚀减薄部位为注冷流前的高温碳钢管线，处于高温S、H2S及高温H2复杂腐蚀的环境。装置在流程改造以前，该管段热料部分的最高温度为220℃，流程改造以后，热料部分的最高

温度大大提高，碳钢管道腐蚀速率大大增加。

硫腐蚀与温度有关，200℃以后硫腐蚀速度增加，250℃开始加快，350℃～460℃，时达到最强烈速度，硫化物受热后会分解出活性更强的活性硫。钢高温硫腐蚀的关系通常可通过McConomy曲线计算。硫腐蚀还与流速有关，在涡流高的地方保护性的硫化膜被冲刷，腐蚀加剧。

高温硫化氢和氢腐蚀通常为均匀腐蚀的形式，发生在约204℃以上的典型温度。高温下硫化氢对钢的腐蚀反应为：

Fe + H2S FeS + H2

在氢的作用下H2S会加速对钢材的腐蚀，其腐蚀产物较无氢环境生成物相比更富致密性，附着牢固并具有一定保护作用。在富氢的环境中，原子氢不断侵入硫化物垢层中，造成垢层的疏松多孔，使金属原子和H2S介质互相扩散渗透，从而推进H2S腐蚀的不断进行。

温度和硫化氢的浓度是影响高温硫化氢和氢腐蚀速率的主要因素。常规分析中材料在高温硫化氢和氢腐蚀条件下的腐蚀速率是通过库柏-高曼（Couper-Gorman）曲线来预测的。

进查表分析该工况下碳钢计算腐蚀速率应<0.54mm/a，但实际腐蚀速率接近1mm/a，说明管道存在超过预期的腐蚀。目前国外对加氢装置分馏系统的非正常腐蚀也进行了调查，调查结果显示加氢装置分馏系统高温部位腐蚀速率可能高于McConomy和Couper－Gorman预测腐蚀曲线且5Cr～9Cr材料腐蚀率与碳钢一样高。 （4）处理措施

①更换减薄部位管线（因没有合金或不锈钢材料，更换了20#钢管线），安排定期监测。 ②如果操作状况不作变更，建议在停工期间将管道升级为321材质。

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