導 讀

原油中自身含有的、開采、運輸過程中加入的以及蒸餾裝置加工過程中形成的腐蝕性物質會對裝置設備的壽命產生影響，嚴重時引發事故。因此常減壓蒸餾裝置的腐蝕是最為普遍的，也是最為人們所關注的。加工的原油性質不同，所產生的腐蝕性物質不同，腐蝕產生的部位及腐蝕類型、機理不同，需要采用的防護措施也不同。無論加工哪種類型的原油，在低溫部位普遍存在HCl-H2S-H2O腐蝕，出現在常減壓裝置三頂（初頂、常頂、減頂）冷凝冷卻系統。其中氣液相變部位腐蝕最為嚴重。高溫部位腐蝕類型主要由加工原油中酸值及硫含量決定，加工高含硫原油時是高溫硫腐蝕，而加工高含酸原油時腐蝕以環烷酸腐蝕為主。高溫腐蝕部位通常發生在塔器、管線、加熱爐爐管、高溫換熱器、高溫機泵、容器等。加工高含酸原油時常壓轉油線、減壓轉油線等流速較高的部位，腐蝕較重。加工高含硫高含酸原油時，還要注意酸硫之間的協同腐蝕。

常減壓裝置易腐蝕部位及類型

某常減壓蒸餾（下稱常減壓）裝置主要由電脫鹽系統、初餾系統、常壓系統、減壓系統和燃料回收系統等組成。裝置主要工藝流程及易發生腐蝕類型如下。

裝置腐蝕情況分析

腐蝕檢查：對常壓裝置、減壓裝置兩個工藝區內的設備進行腐蝕分析，對主要的設備進行外部宏觀檢測、腐蝕產物能譜分析、內窺鏡檢測、硬度檢測以及對腐蝕嚴重的部位進行測厚。裝置中主要設備腐蝕現象如下。

腐蝕原因分析

通過對上述列出的腐蝕現象以及工藝流程進行分析，常減壓工藝中存在腐蝕機理主要有HCl-H2S-H2O腐蝕、高溫硫腐蝕、環烷酸腐蝕、高溫煙氣硫酸露點腐蝕、保溫層下腐蝕、沖蝕以及高溫氧化。

01 HCl-H₂S-H₂O腐蝕

在該工藝中，HCl-H₂S-H₂O腐蝕的位置主要是三塔頂（初餾塔、常壓塔、減壓塔）部分，塔體、部分揮發線及三塔頂至冷凝系統之間的設備，和溫度低于150℃的地方。腐蝕介質主要是鹽酸、硫化氫和水。由于HCl和H₂S沸點較低，因此，會聚集在分餾塔頂部，遇到蒸汽冷凝水可能會形成pH值為1~1.3的強酸腐蝕介質。一般在氣相部位腐蝕較輕微，液相部位腐蝕比較嚴重，氣液相變處腐蝕最為嚴重。對碳鋼來說，腐蝕表現為均勻腐蝕或出現孔蝕；對奧氏體不銹鋼則表現為氯化物應力腐蝕開裂。

02 高溫硫和環烷酸腐蝕

高溫硫腐蝕和環烷酸腐蝕都屬于高溫腐蝕，當溫度處于240~425℃時，可發生腐蝕，且分子量越低越易發生。腐蝕的部位主要在初餾塔底部至換熱系統間，常壓塔中部到底部，減壓塔各側線部位，減壓渣油換熱器，均存在高溫硫和環烷酸的腐蝕。在高溫條件下，活性硫與金屬能直接反應，它出現在與物流接觸的各個部位，表現為均勻腐蝕形貌。高溫硫腐蝕與溫度、流速、硫化物的形態以及設備材質有關。溫度升高可促進非活性硫分解為活性硫，而且溫度越高腐蝕越嚴重。當溫度高于240℃時，隨溫度升高，硫腐蝕逐漸加劇，當達到350~400℃時，分解出的單質硫比H2S腐蝕更劇烈，到430℃時腐蝕到達最大值。當高溫硫化物剛開始進行腐蝕的時候，金屬表面會生成一層致密的FeS保護膜，保護金屬使腐蝕速率下降。但是，若設備內流速高或在彎頭、三通、變徑等湍流處，金屬保護膜被沖刷掉，就開始新的腐蝕；若流速更大的時候，金屬表面根本不能形成保護膜，腐蝕速率更大。環烷酸腐蝕通常發生在操作溫度介于260~400℃工段的設備中，且產生局部腐蝕。當酸值超過1.0mgKOH·g-1，腐蝕更加劇烈。環烷酸可與金屬直接反應生成環烷酸鐵，且不需要有水的參與。生成的鐵鹽溶于油，不易形成保護膜，因此，腐蝕后可形成輪廓清晰的蝕坑或流線狀槽紋。若流速較高時，流線狀的槽紋更加明顯。

03 高溫煙氣硫酸露點腐蝕

加熱爐中的燃料油在燃燒過程中生成含有SO2和SO3的高溫煙氣，在加熱爐的低溫部位，SO2和SO3與空氣中水分共同在露點部位冷凝，產生硫酸露點腐蝕，因此，加熱爐煙道腐蝕嚴重。

04 保溫層下腐蝕

處于低溫部位的設備管道容易出現保溫層腐蝕（詳情請點擊這里），當設備處于150℃以下時，容易出現保溫層下的腐蝕。常減壓裝置上易出現保溫層下腐蝕的位置有運行在-10~120℃的碳鋼系統，有工藝泄露、操作環境濕度大或酸性蒸汽的區域，暴露在蒸汽排放口處的設備，露點以下溫度運行的冷設備等。在腐蝕的部位可以看到金屬表面有大量銹跡，設備材質較脆、粉化、缺少光澤，伴有鼓泡、裂紋等現象。造成保溫層下腐蝕主要有兩方面的因素：

（1）保溫材料中含有氯化物、氟化物和硫化物等有害的腐蝕性成分；

（2）保溫材料多為孔結構，有吸附和吸水能力。

防腐策略

在工藝裝置中，腐蝕類型多種多樣，通過腐蝕檢查后，可以結合以下的防腐策略對設備的腐蝕情況進行監管：

①原油調控

②加強助劑使用工作

③有效控制注水量，改善注水水質

④加強表面處理施工質量管理

⑤建立腐蝕監測體系，加強監測數據管理

⑥建立腐蝕失效分析案例庫

01 工藝防腐策略

工藝防腐是解決設備腐蝕的根本方法，是從源頭上降低和控制腐蝕，而且是眾多防護方法中最為有效的一種。通過合理控制工藝參數，使裝置的整體腐蝕狀況處于可控的范圍之內。

首先，加強“一脫三注”技術，即原油脫鹽，揮發線注氨、注緩蝕劑、注水。電脫鹽是工藝防腐的第一步，通常原油經二級電脫鹽后，含鹽量控制在3mg·L-1以下時，才可有效緩解后續設備的腐蝕。在常減壓工藝中，建議對每個塔的每種注入劑采用一臺泵，方便調節注劑量和種類。定期對電脫鹽后的原油和三頂水進行采樣分析，來控制電脫鹽的效果。另外，增設pH探針，對塔頂冷凝水的pH值進行檢測，可對中和劑的注入效果進行檢測；

其次，由于常減壓裝置中設備和管道的材料等級較低，對于操作溫度大于220℃的管道加注高溫緩蝕劑。

最后，對于常減壓工藝中“三頂”部位的腐蝕，可通過減少塔頂蒸汽冷凝量來降低鹽酸及其酸性介質的含量，從而緩解腐蝕速率，例如，適當提高“三頂”部位的溫度，將溫度控制在110℃以上，可有效減少冷凝液的量。

02 設備防腐策略

設備防腐主要包括材料防腐、結構防腐和涂料防腐3個方面。

（1）材料防腐主要就是指材質升級，是應對高溫腐蝕的主要手段。中石化有關規定指出，實際腐蝕速率大于0.25mm·a-1，就表明選材等級偏低，需要進行材料升級。在常減壓工藝中，常壓塔和減壓塔頂高溫部位采用0Cr13Al之類的鐵素體不銹鋼，塔盤或浮閥等內部構件采用0Cr13；對于實際操作溫度高于220℃的設備，可將材質升級為Cr5Mo；而為了防止加熱爐對流管露點腐蝕，可選用抗露點腐蝕的ND鋼（09CrCuSb）作爐管；

（2）結構防腐主要是避免應力集中，局部過熱或者出現湍流。環烷酸的腐蝕會隨著流速的增加而加劇，而且經常出現在湍流區域，因此在改造時對流速較大的部位應采用較大管徑，避免出現湍流的情況。在安裝過程中需將設備內部的焊縫磨平，防止渦流的出現。另外，在彎頭、三通、大小頭、變徑的位置應該增加壁厚、貼板加強。

（3）涂料防腐是通過添加防腐層，以隔絕介質對金屬材料的腐蝕作用。對于碳鋼換熱器、塔盤、容器等可以采用非晶態鎳磷鍍層技術，來進行防腐。