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渣油加氢装置设备常见腐蚀类型及维护保养

1概述

对于渣油加氢脱硫装置而言，工艺复杂，流程较长。其显著特点是临氢且高

温高压，系统中还有较高浓度的硫或硫化氢存在。结合装置的特点，将操作中涉

及到的由于腐蚀损伤及冶金学问题引起的损伤及其防护的内容编写如下：

渣油加氢脱硫装置主要存在下列腐蚀类型与冶金学问题

（1）高温氢腐蚀

（2）氢脆

（3）湿硫化氢腐蚀

（4）高温硫或硫化氢与氢共存的腐蚀

（5）硫氢化铵的腐蚀

（6）奥氏体不锈钢连多硫酸应力腐蚀开裂

（7）奥氏体不锈钢堆焊层的氢致剥离

（8）Cr-Mo钢的回火脆化

（9）氯离子腐蚀

（10）碱脆

（11）低温烟气的硫酸露点腐蚀

下面分别针对本装置的情况对各种类型的腐蚀与损伤进行说明。

2高温氢腐蚀

在高温高压条件下氢会渗透扩散到钢材中，与钢中不稳定碳化物的碳发生化

学反应生成甲烷，甲烷不能逸出钢外，而是在晶间空穴和非金属夹杂物部位聚集，

使钢材鼓泡、裂纹，并引起钢的强度、延伸性和韧性下降与劣化，还伴有晶间断

裂。一旦发生破坏，后果严重，这是加氢装置首先要考虑的问题。

反应部分，包括加热炉、反应器、热高分、反应物流换热器及管道都有发生

高温氢腐蚀的可能，必须选用能抵抗相应使用条件下高温氢腐蚀的材料。通常是

根据美国石油学会推荐惯例(API941)“炼油厂和石油化工厂高温高压临氢作业用

钢亦称纳尔逊曲线)来选择。且可根据使用情况与经验考虑一定的安全裕量。

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根据本装置工艺过程的最高氢分压，其2.25Cr-1Mo钢的使用极限温度不应超过

454℃；1.25Cr-0.5Mo不应超过330℃。操作中应严防异常超温，另外，使用过

程的维修中，如果有焊补时，必须进行焊后热处理。

3氢脆

氢脆是由氢本身引起的钢材脆化现象，氢原子渗入钢材之后，使钢材中的原

子结合里降低，因而造成钢材的延伸率、断面收缩率、冲击韧性显著下降。但这

种脆性是可逆的，一旦将氢从钢中脱出，钢材的力学性能就能恢复。

低温氢开裂的敏感和钢的强度值，氢含量以及容器内所处部位的应力有关。

决定钢抗氢脆最重要的因素是钢的强度值，钢材开裂敏感性随着强度的增加而提

高。高强度钢的氢脆开裂可能在大约150℃以下出现。氢与钢材直接接触时被钢

材吸附，并以原子状态向钢材内部扩散，溶解在铁素体中形成固溶体，使钢材边

脆，塑性减小，这种脆性与氢在钢中的溶解度成正比。当钢中的氢浓度为6～7

×10-6时，钢材的延伸率σ和断面收缩率ψ只有原来的20%～30%。在高温高压

条件下操作的反应器，氢气会直接进入钢中，在典型的操作温度和氢分压下，氢

在器壁中的浓度范围为2～6×10-6。在停工时，如果反应器冷却太快以致于氢

气不及从钢中扩散出来，在温度低于150℃时延迟氢开裂就可能出现。炼油厂里

的加氢装置，在停工过程中，加氢反应器冷却到150℃之前，在低压下恒温一段

时间，脱除钢中的溶解氢，是防止产生氢脆的有效措施，氢渗透到钢中的方法不

同，钢中的含量也不同，破坏的敏感性也是不同的。在含有硫化氢的水溶液中，

已经测得钢中的氢浓度达到10×10-6以上，因而氢脆开裂敏感性更大。由这种

腐蚀充氢机理引起的氢脆通常叫做硫化物开裂。硫化物开裂与氢开裂的不同仅在

于氢进入钢中的量和机理，而这种类型的开裂的基本原因都是氢脆。