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石油化工设备在湿硫化氢环境中腐蚀与防护分析 　　摘要：石油化工设备在湿硫化氢环境中经常被腐蚀，这种腐蚀现象对设备的危害极大。本文对硫化氢腐蚀产生的原因，腐蚀的几种形式，影响腐蚀的因素以及解决腐蚀的措施都进行了深入的分析。为了保证设备的使用寿命，必须采取必要的防腐措施。 　　关键词：石油化工设备 湿硫化氢 原因 机理 影响 措施 　　一、前言 　　2006年8月，中石油某分公司在本市的某特种设备检验所全面检验了压力容器。发现三年前刚刚投入使用的液态烃沉降罐，其罐体内部出现了多处氢致鼓包，最大鼓包的直径居然有200mm。其他出现鼓包的地方是富气水洗罐、储存液化石油气的储罐、异构化装置、换热器。这些地方不但出现了鼓包，还出现了分层和微裂纹现象。如果不改变原工艺条件，有些设备的缺陷还会不断产生，已有的缺陷还会继续发展。这些缺陷虽然多，但大部分的缺陷具有相同点，因此，对这些缺陷可以进行集中研究，研究意义重大。 　　二、产生的原因 　　中石化某分公司用的原油，有些含硫量比较高。使用设备的单位对数据进行分析后得知，出现问题的设备都含有硫，只不过有些含硫量大，有些含硫量小而已。原油在提炼时，固然有脱硫处理这一环节，但脱硫后的效果并不稳定。湿硫化氢环境是指一种硫化氢加水的腐蚀环境。因此，湿硫化氢环境广泛存在于炼油工序中，主要存在于以下部位： 　　（一） 第一道工序的全部部位； 　　（二） 二次加工中储存液化石油气的储罐； 　　（三） 二次加工中催化装置； 　　（四） 二次加工中轻油部位。 　　根据对该分公司实际情况的调查，并结合相关文献，分析出设备被腐蚀的根本原因是：设备介质中些许硫化氢的存在。 　　此外，在使用中也存在一些别的因素导致的局部高应力，这些因素包括：化学损伤、力学损伤、缝隙腐蚀、浓差电池腐蚀、晶间腐蚀、点蚀、磨蚀、磨损、温差应力（构件各部分的环境温度不同导致）、残存应力的存在等还有就是氧、氮、氢、碳等气态碳化物进入金属构件的内部。这些因素都能引起局部高应力。设备处在腐蚀环境中，再加上高应力的作用，腐蚀和损???就在所难免了。 　　三、腐蚀的机理 　　在湿硫化氢的腐蚀环境中，碳钢设备容易发生两种腐蚀：一是应力腐蚀开裂；二是均匀腐蚀。开裂的形式有以下四种： 　　（一）应力导向氢导致的开裂： 　　这种开裂方式是：夹杂物和缺陷处存在一排排的小裂纹（因为氢聚集而形成），这些小裂纹的发展方向和应力的方向垂直，由应力引导着发展。这种开裂一般发生在高应力集中区和焊接接头的热影响区，如应力腐蚀开裂的地方、裂纹状缺陷的地方、突变呈几何形状的地方和接管处。 　　（二）硫化物、应力导致的腐蚀开裂： 　　湿硫化氢会产生氢原子，这些氢原子会渗透到钢内部，溶解在晶格中，最终导致氢脆，在残余应力或外加应力的影响下，形成开裂。这种开裂一般发生在高硬度区如焊缝、热影响区等。 　　（三）氢致开裂： 　　在钢材内部有氢气泡存在的区域，当这些区域氢的压力不断增高时，小的鼓泡裂纹就会逐渐互相连接，这些具有阶梯状特点的氢致开裂，分布方向平行于表面。钢中的MnS如果含有带状组织分布，会使氢致开裂更加敏感。 　　（四）氢鼓泡： 　　含硫化合物在腐蚀碳钢的过程中，会析出一些氢原子，这些原子向钢中渗透，最终在缺陷、夹渣、裂纹等处聚集而形成分子，从而产生很大的膨胀力。分子不断聚集，对晶格界面的压力也就不断增大，最终导致界面裂开而形成氢鼓泡。这种开裂形式主要分布在设备的内壁浅表面。 　　四、影响因素 　　当pH值接近弱碱性或中性时，钢中氢的溶解量最低，当pH值接近强酸性或强碱性时，也就是过高或过低时，钢中氢的溶解量都会很高。空气中的氨离子，会使硫化氢的应力腐蚀更加敏感。当pH值接近强酸性时，也就是比较低时，二氧化碳会使硫化氢的应力腐蚀更加敏感。当pH值接近强碱性，也就是比较高时，二氧化碳起的作用则相反。 　　介质中硫的质量分数越高，就越容易发生硫化氢腐蚀。原油中的硫化物经过裂化或催化，形成硫化氢，同时原油中还含有氰化物，氰化物会对硫化氢的腐蚀起明显的促进作用。氰化物在呈碱性的湿硫化氢溶液中，会起两种作用： 　　（一）将溶液中的缓蚀剂去掉； 　　（二）将硫化铁的保护膜溶解掉，使硫化氢腐蚀的速度更加快，而且还会使金属的表面更容易被氢渗透。 　　钢中硫元素、磷元素、镍元素、氢元素的质量分数越高，钢的硬度也就越高，就越容易被硫化氢腐蚀。 　　温度对腐蚀也有影响，但对不同类型的腐蚀影响程度也不一样，硫化氢在20℃的环境下，应力腐蚀最强，温度无论升高还是降低，应力腐蚀的敏感性都会随之降低。 　　应力包括：薄膜应力、焊接残余应力和强行装配组焊导致的附加应力等。较高的局部应力、高浓度的硫化氢和水、高强度的钢焊缝区存在的淬硬组织都很容易导致硫化