加氫處理是幾乎所有煉油廠的主要工序，該工藝去除不需要的原料污染物，如硫、氮和金屬，并使烯烴和/或芳烴飽和，以生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。近年來，隨著燃料標(biāo)準(zhǔn)要求將運輸燃料的硫含量降低到非常低的水平，加氫處理已經(jīng)走在了前列。

加氫裂化是一種更為嚴(yán)格的加氫處理形式。加氫裂化裝置的目的不僅是去除原料中的污染物，而且是降低產(chǎn)品的分子量。雖然加氫處理裝置處理的原料種類繁多，加工目標(biāo)也各不相同，但有一個共同點，就是這些原料通常含有不同數(shù)量的硫。這個過程會產(chǎn)生大量的硫化氫（H2S）。

奧氏體不銹鋼包括304型、316型、317型、321型和347型等材料，以及合金800型、825型和625型等其他材料，常用于加氫裝置的某些區(qū)域，以抵抗高溫下H2S的腐蝕。圖1是典型的加氫處理裝置。將指定奧氏體設(shè)備的區(qū)域用紅色表示。這些領(lǐng)域包括反應(yīng)器給水交換器、加熱器、反應(yīng)器、管道和儀表。

加氫處理裝置需要的反應(yīng)溫度在700°F （370°C） 到830°F （443°C）之間。在這些操作溫度下，奧氏體不銹鋼有敏化的傾向。其機理包括鉻（Cr）和碳擴散到晶界，然后結(jié)合形成碳化鉻（見圖2）。這種反應(yīng)稱為敏化微觀結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是近晶界區(qū)的Cr相對于其余材料有所欠缺。由于Cr是賦予耐腐蝕性的關(guān)鍵元素，材料會受到損害。當(dāng)晶界處的Cr含量降低到約12%時，就不再具有不銹鋼的性能，會像碳鋼一樣被腐蝕。

敏化并不足以引起問題。發(fā)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂（PTA SCC）必須同時具備五個條件。這些條件包括：

碳化鉻在晶界處析出

金屬表面有金屬硫化物垢

液態(tài)水（H₂O）

氧氣（O₂）

拉伸應(yīng)力（殘余或應(yīng)用）

如果PTA SCC發(fā)生，其結(jié)果可能是災(zāi)難性的脆性斷裂，對設(shè)備造成廣泛的損害，并對人員造成危險。

如果以上任何一項條件不具備，PTA SCC將不會發(fā)生。然而，這五種情況的存在并不罕見，特別是在周轉(zhuǎn)期間，裝置可以打開并暴露在空氣中。運行過程中會出現(xiàn)晶界處碳化鉻沉淀和金屬表面的硫化物垢，而只有在裝置關(guān)停、設(shè)備開啟檢修時才會出現(xiàn)H₂O和O₂。拉伸應(yīng)力一直是存在的。

當(dāng)硫化物垢、液體H₂O和O₂存在時，會形成連多硫酸。硫化鐵（FeS）、H₂O以及O₂之間的化學(xué)反應(yīng)如公式1所示：

8FeS + 11O₂ + 2H₂O → 4Fe₂O₃+ 2H₂S₄O₆   （1）

連多硫酸是一類具有一般分子式H₂S_xO₆的酸，其中x的取值范圍為1-6。x等于4時的連多硫酸被認為是最具腐蝕性的。

由于碳化鉻的沉淀，導(dǎo)致敏化材料晶界的Cr缺乏。由于應(yīng)力的存在，連多硫酸會破壞這些敏感區(qū)域，導(dǎo)致材料在晶界處產(chǎn)生裂紋（見圖3）。

當(dāng)裝置不運行時，可以采取一些措施來避免連多硫酸的形成，也就是用干燥的空氣或氮氣對敏化材料進行清洗，或保持材料的溫度來消除H2O。用氮氣清洗也有助于消除氧氣。

操作包含奧氏體不銹鋼的加氫處理裝置的煉廠熟悉PTA SCC。避免將材料暴露在H2O或O2下并不總是可能的。最常用的技術(shù)是用純堿溶液清洗受影響的材料，以中和它們形成的任何連多硫酸。

這種技術(shù)有其潛在的問題。用于制作純堿溶液的水，以及純堿本身，氯化物含量必須非常低，以避免氯化物SCC。中和會帶來額外的成本，以及在設(shè)備和管道排水后進行操作和正確處理溶液所需的時間。由于中和只能在機組不運行時進行，這就增加了周轉(zhuǎn)時間，并導(dǎo)致收入損失。

如果不銹鋼不能被描述的其他一種方法保護，那么中和就是保證PTA SCC不會發(fā)生的唯一方法。研制了一種新型奧氏體不銹鋼材料，該材料具有抗敏性。沒有敏化，PTASCC就無法發(fā)生，從而避免了中和，以及這一步所需的時間和費用。這種材料稱為347AP，是347LN （UNS S34751）的一個子集（如圖4所示）。

然而，并不是所有的347LN型都抗敏化。只有滿足生產(chǎn)347AP型要求的化學(xué)成分和磨機處理已被證明對敏化免疫。常規(guī)的347LN在347H敏化和開裂的條件下測試，敏化和開裂了常規(guī)的347LN，但347AP沒有敏化和開裂（圖5）。

347AP型是一種材料，可用于加氫處理裝置反應(yīng)器部分需要奧氏體不銹鋼的部件。它具有比347LN型更嚴(yán)格的化學(xué)控制，并含有額外的專利穩(wěn)定劑。實驗室測試和現(xiàn)場經(jīng)驗表明，這種新型不銹鋼在長期高溫暴露后不會敏化，而通用的347LN型可以在相同條件下敏化。不需要中和，這導(dǎo)致在周轉(zhuǎn)操作過程中成本和時間的節(jié)省，同時消除了為執(zhí)行中和步驟所需的相關(guān)設(shè)備和勞動力。其它潛在的問題也被消除了。這些問題與以下導(dǎo)致故障的原因有關(guān)：

不完整的中和。

殘余中和溶液在冶金過程中產(chǎn)生的堿性應(yīng)力開裂。

接觸催化劑的殘余純堿污染導(dǎo)致催化劑損壞。

由于用于制備中和溶液的H₂O中存在氯化物，導(dǎo)致氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。與廢棄中和溶液的處理相關(guān)的問題也被消除了。

在一些司法管轄區(qū)，廢棄的中和溶液必須作為危險廢物處理，從而產(chǎn)生額外的費用。氮的加入彌補了由于碳含量降低而導(dǎo)致的強度降低，導(dǎo)致類似于347H型的高溫強度和蠕變。降低鈮的需求有助于改善焊接性以及降低應(yīng)力弛豫敏感性。

在需要奧氏體不銹鋼的地方應(yīng)用347AP型材料的好處主要體現(xiàn)在兩個方面：制造和TAR操作。（未完待續(xù)）