制氢装置管道材料选用.pdf

石 油 化 工 腐 蚀 与 防 护 声专 金仑 Corm Pretecdor 2 0 0 飞P‘e3troch)emical1Ind9ustry 制氢装置管道材料的选用 王金宫 (洛阳石油化工工程公司，河南洛阳471003) 摘要:对于典型的制氮流程，其装!中的腐性介质主要有氮气和二轧化曦。氮气可以使金属材料产生执 损伤，二氧化破水溶液可引起设备产生全面腐林和点性。制抵装笠中的管道应依据Ne肠 曲戏进行选材，在 考虑安全性的同时，也要考虑其经济性问题。文章推荐其进料系统的于道主材可选用20号破们，脱硫和转化 部分的管道主材可选用Cr5Mo,临氮那位要进行坪后热处理;变换部分节过主材可选用。Crl8Ni9;PSA单元(变 压吸附)一般可选用砍钢，但要脸证其杭痰劳破坏能力。 关钮词:管道 材料 临氮设备 狱损伤 中圈分类号:TE174.34 文献标识码:B 文童编号:1007一015X(2004)03一0019-04 制氢装置是为炼油厂的加氢精制装置、加氢裂 少，使钢的表面硬度和疲劳强度降低。 化装置和化工厂的合成氨装置等提供氢源。轻烃 氢腐蚀是钢材长期与高温、高压氢气接触之 水蒸气转化制氢由于投资省、工艺成熟可靠、操作 后，氢原子(或氢分子)通过晶格和晶间向钢材内部 灵活方便、氢气成本低，在现代炼油企业中占据主 扩散，这些氢原子与钢材内部的渗碳体发生化学反 导的地位。下文以水蒸气转化制氢装置为例，对制 应，生成甲烷气，引起钢材内部脱碳。甲烷气体不 氢装置中管道材质选择提出最基本的要求。 能从钢材中扩散出去，而聚集在晶间，形成局部高 压，造成应力集中而发展成裂纹，使钢材的强度及 1 制氮装里的腐蚀介质和腐蚀机理 韧性下降失去原有塑性而变脆。产生氢腐蚀有一 1.1氮气对金属的损伤 个起始温度和一个起始氢分压。低于起始温度，氢 一般说来，氢气对金属的损伤包括氢脆、氢鼓 腐蚀反应速度很慢，碳钢的这一起始温度在220`C 泡、脱碳、氢腐蚀四种破坏形态。 左右。低于起始分压，则不管温度多高，只发生表 氢脆是由于氢原子进人到金属内部，在位错和 面脱碳而不发生严重的氢腐蚀，碳钢的起始氢分压 微小间隙处聚集而达到过饱和状态，使位错不能运 约为1.4MPa。为了避免氢腐蚀，纳尔逊根据大量 动，阻止滑移进行，降低钢材晶粒间的原子结合力， 的试验结果和实际生产的数据，绘制了各种钢材产 造成钢材的延伸率和断面收缩率降低，强度也出现 生氢腐蚀的起始温度和起始氢分压曲线，称为Nel- 变化。 son曲线。该曲线已成为临氢设备选材的主要依据 氢鼓泡是氢原子进人到金属的间隙、夹层处， 并列人API标准(参见API941一1997)0 并在其中复合成分子氢，结果产生很高的压力而使 1.2C仇的酸性腐蚀 夹层鼓起。 C02易溶于水，常温常压下饱和水溶液所溶解 在上述两种情况下.钢材中所溶解的氢并没有 的CO:浓度为。.04mo1/L，大部分C仇是以结合较 与钢材中的组分起化学反应，也没有改变钢的组 弱的水合物分子形式存在。只有一小部分形成碳 织，除鼓泡外在显微镜下观察不到其它裂纹，但它 们使钢材显著变脆。塑性减小。这种脆性是可逆 收稿日期:2003一II一150