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天然气净化装置的腐蚀与防护探讨 罗继雄 西南油气田公司川东北气矿 摘要：随着我国经济的迅速发展，对能源的需求也越来越大。天然气作为一种环保、 清洁型能源被推广使用。中石油不断加大了天然气的勘探和开发力度，一些气田天 然气中H S 含量高达15%以上，CO 含量9%以上。H S 和CO 在自由水存在的情况下对 2 2 2 2 管线和设备有较大的腐蚀，天然气净化装置的腐蚀问题愈来愈来被人们所重视。本 文就天然气净化装置腐蚀的机理、类型及防腐措施与大家探讨。 关键词：全面腐蚀 点蚀 氢致开裂 硫化物应力开裂 一、天然气净化装置的腐蚀 当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属 的腐蚀。除少数贵金属（如Au、Pt）外，各种金属都有转变成离子的趋势，就是说 金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方 面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事 故。 （一）天然气净化装置腐蚀的主要类型 1、全面腐蚀：在有水存在的情况下，H S 和容器壁或管壁之间的反应会导致金 2 属失重，并能导致它们失效。另外，在原料天然气中也含CO ，溶于水后呈酸性，也 2 会导致金属腐蚀失重。工业经验表明，含硫天然气中硫化氢和二氧化碳之比低于1 ∶ 1 时，在有自由水存在的情况下，其腐蚀性比硫化氢含量大于二氧化碳含量时要大。 是因为生成的碳酸铁垢层在金属的表面没有硫化氢与金属反应生成的 FeS 吸附能力 强，从而使金属不断与酸性介质接触反应。表现为容器壁或管壁壁厚减薄。 2、点蚀：是因为形成了阳极电池而导致管子或容器的局部点或区域的集中腐蚀 和金属失重。通常出现在流体静止的环境下，由管子缺陷或金属表面的杂质引起的， 一旦形成后，慢慢会导致穿孔泄漏。 1 3、氢致开裂和起泡：硫化氢和铁在水溶液中反应产生的氢原子能够渗透进金属 中并能沿着晶界迁移，然后试图积聚在金属结构中有缺陷的地方如夹渣、空隙、和 分层处。在一定压力下，这些部位的氢原子结合成氢分子后占据了更大的空间，不 能轻易穿过金属结构进行迁移，导致在这些部位内部气压越来越高，造成金属开裂， 或金属分离引起氢鼓泡。 4、氢脆和硫化物应力开裂：金属的氢脆是氢原子迁移进金属的晶格里后引起的， 结果会降低钢的韧性和强度，氢脆是氢残留在钢中时所表现出来的脆化现象，没有 化学反应的发生，在一定条件下，若能使氢较彻底地释放出去，钢材的力学性能仍 可得到恢复，也称作一次脆化现象。这种由氢诱发的，脆性延迟失效通常称为硫化 物应力开裂。没有消除应力的焊接很容易引起氢脆和失效。 （二）天然气净化装置中常发生腐蚀的设备和部位 1、原料气过滤分离设备 原料气过滤分离器的作用主要除去原料天然气中颗粒性杂质和部分液态水。也 是净化厂极易腐蚀的设备之一。在重庆净化总厂的垫江、引进、渠县等多个天然气 净化厂都出现过原料气过滤分离器腐蚀分层，甚至引起裂纹造成设备失效。服役时 间最短的仅三个月。失效形式表现为硫化物应力开裂和氢致开裂。发生的主要部位 集中容器的中下部气液交界面、底部，个别发生在容器的封头。特别是其介质为湿 含硫天然气情况下，发生频率较高。由于无法用肉眼进行观察，又没有外在的表象， 往往容易被人们所忽略。 2、脱硫再生塔 脱硫再生塔的作用是将富液中的硫化氢和二氧化碳通过升温加热解析出来，再 生后的脱硫溶液输送到脱硫吸收单元。再生塔的操作压力低，一般不超过 0.1MPa； 但操作温度较高，在100℃左右；工作介质成分也比较复杂，有脱硫溶液、酸气、水 蒸气，所以腐蚀也是最严重的。从设备探伤检查和净化厂装置检修过程对设备的内 部检查来看，再生塔塔壁、塔内构件、降液槽、半贫液入口、升气筒等腐蚀严重。 2 降液板焊缝撕裂 再生塔塔盘支撑圈与塔壁连接处开裂