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石油化工金属材料、典型腐蚀 与防护 严永德 2009.10 各位同行 大家好！ 作为设备专业的管理人员，今天从以下几方面给大家介绍一下设备的基本情况。 第一部分设备常用金属材料的基本性能； 第二部分 部分石油化工装置的材料介绍。 第三部分 典型事故 （其中部分内容可能穿插在前面讲） 石油化工生产工艺和生产条件是多样化的，它的操作温度在-196～ 1100℃之间变化；操作压力从真空到280.0MPa乃至更高的范围内变化，操作介质更是多种多样，主要介质包括了剧毒、可燃介质，蒸汽和其它无危险性介质，因此对材料的要求也是多方面的。由于设备广泛采用的材料为金属材料，因此这里所指的材料一般为金属材料。在这里并不打算对金属材料的组分、结构、性能等开展论述，而是结合使用条件去如何正确选用材料。 实际上，工程上选用材料，并不是完全按材料的理想状态使用的，它要综合考虑材料对操作条件的适应性能、加工性能、经济性能和实际可得到的货源以及材料的大众化、系列化等因素来确定。 在开始讲以前请大家看看能不能回答一下提问： 公司生产系统中压力最大的地方在哪里？ 公司生产系统中温度最高的地方在哪里？ 公司生产系统中温度最低的地方在哪里？ 公司生产系统中能量最大的地方在哪里？ 公司生产系统中最危险的地方在哪里？ 公司生产系统中最毒的地方在哪里？ 公司设备系统中用材最好的设备在哪里？ 单台设备最贵的设备？（锅炉、裂解炉除外，他们属系统设备） 腐蚀是安全的大敌 国际统计：由于腐蚀原因的损失其总数占各国GDP的1－5%，这其中大约有25%是可以通过有效的防腐措施来加以解决的； 1999年由柯伟、曹楚南等四位院士牵头搞的“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策”项目实施历时3年于2001年完成了石油开采、炼制、电力、化工、汽车等20个行业的腐蚀调查显示，我国的年腐蚀损失在5000亿元以上； 石油化工行业的腐蚀损失占总产值的6%左右，高于其他行业的1倍； 一旦发生事故往往造成人员伤亡，停工停产和环境污染； 我们面临的形势： 原料越来越差； 装置先天不足设备不断老化，设防能力差； 缺乏有效的管理与技术支撑； 设备管理人员忙忙碌碌却无法预知事故何时来临； 期望 从设计与建造开始，向业主提供一个有安全寿命、资料齐全装置； 有完善与科学的管理制度与信息畅通的技术支撑； 采用先进的检测与风险评估技术，预知设备的失效状况； 设备管理人员轻松、快乐工作； 第一部分 设备材料选用 关于金属材料选用原则通常按以下几方面考虑:材料的机械性能，材料的耐蚀性能，性能的稳定性，材料的工艺性能，组织、成分与制造缺陷，材料的经济性。 第一节 设备常用金属材料的基本性能 要做到正确选用材料，必须对材料的基本性能有所了解，它是考虑问题的出发点。一般金属材料的基本性能表现在以下六个方面。 一、材料的机械性能 材料的机械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和过度变形的能力。它包括材料的机械强度、弹性强度及硬度等。机械强度是决定材料许用应力数值的依据，设计中常用的是拉伸、压缩与弯曲的强度极限σb。和屈服极限σs，高温时还要考虑蠕变极限σn和持久极限了σD。材料的高温蠕变是指这样一种现象：在外力和高温的作用下，虽然材料的应力不再增加，变形却随着时间的增长而继续进行，且出现不可恢复的塑性变形。 一规情况下，各种金属材料在其工作温度超过其熔化温度的（0.25～0.35）倍时，就应考虑蠕变的发生。对碳素钢来说，考虑蠕变的发生的起始温度一般为 400℃，对铬钼合金钢，一般则为 450℃。 弹性强度是稳定性计算或动载荷工况下设计的主要依据，也是低温或超低温条件下使用性考核的一个重要指标。它包括的参数有弹性模量E、延伸率δ1；断面收缩率Ψ、冲击韧性αk及断裂韧度等。 硬度是说明材料耐磨性及切削加工的参数，也是反应材料热处理状态的一个参数。 不同的材料，其σb、σs、σn、σD、E、δ1、Ψ、αk是不相同的；同一种材料，不同的加工过程（如锻造和铸造）、不同的热处理状态（反映出来的金相组织不同）、和不同的制造质量（如制造缺陷的多与少，大与小）等，它的机械性能也不同。 一般情况下，设备的设计希望材料的强度极限越高越好。但强度越高，材料的塑性和韧性就会下降，在超低温工况，或者有应力腐蚀环境存在时，则希望材料的塑性和韧性越高越好。 大部分炼油和石化工艺管道和压力容器都是根据国家钢制压力容器和美国机械工程师协会ASMEB31.3规范设计制造的，这些标准只包括认证的材料，为许用应力确定了基本原则，并规定了许用应力的范围。因此，一种材料的机械性能通常是材料工程师在选材过程中首先要用到的