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烃加工行业工艺管道材质的选择 Page 1 of 13 烃加工行业工艺管道材质的选择 本文所述之指导方针、所引用之规范与文献有助于大多数烃加工行业管道材质的选择 作者：R.B. Setterlund, Metallurgical Consultants, Inc. Houston 炼油厂、石化厂工艺管道材质的选择需要的是腐蚀工程师、配管工程师和工 艺工程师之间的协作。通常该过程所包含的远不止于决定某种材料是否可用于某 一给定的环境条件。管道－阀门等级表定版之前要回答众多的疑问：该合金是否 有这种指定的尺寸和壁厚的规格可以供货？该合金是否是最为经济合理的选 择？究竟管道应指定为无缝的还是焊缝的？对于可以预计的最高操作温度这种 材料是否合适？假如长时间暴露在此温度下是否会引起该材质机械性质的恶 化？该材质是否需要特殊的焊接或有特殊的热处理要求？ 从一开始就要注意，最佳的腐蚀控制措施可能并不是使用耐腐蚀的材料。很 多情况下，腐蚀环境里，使用碳钢管道时加上对工艺和操作变量的控制就可以获 得足够的使用寿命。此外，特别是在较高温度下处理腐蚀性流体的管道系统而言， 只能采用耐腐蚀的材料，此外别无选择。并且，低温和高温使用工况就足以决定 要使用特殊的管道材料。 一般性的指导原则 腐蚀可以泛泛的以其造成的损害结果而划分为三种类型。某些类型的损害尚 可容忍，某些则无法容忍，牢记这些区别是及其重要的。三类腐蚀形式为：1.均 匀腐蚀；2.局部腐蚀；3.应力腐蚀破裂。 均匀腐蚀，这种情况下，金属是以差不多均匀的速率减少的，这是最为常见 的腐蚀形式，危害也最小。通常都认同，由均匀腐蚀引起的可以接受的金属腐蚀 [1] 速率为～20 密尔/年(mpy) ，即～0.5mm/年 。这一腐蚀速率通常并不是很理想， 因为较高的腐蚀速率不仅造成管道壁厚的变薄，腐蚀产物还会造成换热器管束和 反应器栅板的堵塞。硫化铁的体积是被腐蚀金属的 7 倍，如此，一根 NPS=10 (DN250)的管道，假如其腐蚀速率为20mpy, 则每年每 100 英尺的管道就会产 生大约3 立方英尺的腐蚀产物(折合0.278m3 腐蚀产物/100 米管道)。 除非设备因为工艺物流中夹带的腐蚀产物而堵塞，对烃加工装置而言，工艺 物流受腐蚀污染的问题并不象在大多数化工厂中那样严重。有一个例外，即设备 的润滑和密封油管线，必须绝对不含腐蚀产物。通常指定 304 型不锈钢用于这 种管线，以避免酸洗，防止管线排空时生成铁锈。 局部腐蚀，包括了暴露金属表面局部金属的选择性减少。在这个范畴内包括 了：点蚀、缝隙腐蚀、电化学腐蚀以及焊缝选择性腐蚀。这类腐蚀的检测比较困 难，与均匀腐蚀不同的是，即使增加腐蚀裕量也很少能有效控制其引起的危害。 应力腐蚀破裂(简称 SCC)就是在金属质量没有明显减少的情况下发生的金 属开裂，在选材时就要加以评估。SCC 只有某些金属在有拉伸应力的情况下暴露 在特定的环境下才发生，金属的失效可能会在没有任何警报的情况下迅速的发 生，所以要将其危险降到最低限度。防止SCC 的措施有：1.选择不受SCC 影响 的金属(通常采用的手段)；2.消除或降低应力水平；或者3.对环境进行控制(这种 措施的风险最大)。表1 所示即为如何应用上述3 种手段控制金属－环境组合以 避免可能出现应力腐蚀破裂的材料失效。 R.B. Setterlund, Copyright © 2008 by Metallurgical Consultants, Inc. Houston, All right reserved. This paper, nor any portion thereof, shall be reproduced or disclosed to anyone without prior written consent of the said company. 烃加工行业工艺管道材质的选择 Page 2 of 13 金属材料种类 腐蚀环境 常用控制手段 碱性溶液,按照浓度,温度从