第八章典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護(hù)第三節(jié)乙烯裝置該裝置主要是通過石油烴裂解來生產(chǎn)乙烯。所謂裂解，是指將原料在700～800℃的高溫下進(jìn)行處理，使原料烴碳鏈斷裂的熱化學(xué)反應(yīng)。裂解產(chǎn)物主要是烯烴和芳烴。生產(chǎn)乙烯的主要裂解方法有：蓄熱爐裂解、流動(dòng)床裂解、流動(dòng)床部分氧化裂解、高溫水蒸汽裂解、管式爐裂解、加氫熱裂解、催化裂解等。其中，管式爐裂解法在乙烯生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，目前，由管式爐裂解法生產(chǎn)的乙烯約占世界乙烯產(chǎn)量的99％。第八章典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護(hù)1一、介質(zhì)的腐蝕特性造成乙烯裝置設(shè)備腐蝕的原因很多，介質(zhì)也較為復(fù)雜，但主要有以下幾種：1．高溫裂解氣體的超溫結(jié)焦．石油化工生產(chǎn)首要的是由烴類裂解來制取乙烯；但烴類在裂解等工藝過程中，由于發(fā)生聚合、縮合等二次反應(yīng)分不可避免地會(huì)生成焦垢。結(jié)焦也可導(dǎo)致爐管滲碳腐蝕，造成爐管損傷。2．原料中的硫原料中的硫會(huì)在高溫情況下造成設(shè)備的硫化腐蝕。一、介質(zhì)的腐蝕特性2一、介質(zhì)的腐蝕特性3．SO3（CO2）-H2O燃料燃燒時(shí)，燃料中的硫被氧化為SO2，少量的SO2(大約1％～3％)被氧化為SO3，同時(shí)還有部分的CO2。因此，當(dāng)煙氣中的水蒸氣冷卻到水的露點(diǎn)以下時(shí)，便可形成(CO2)-H2O的腐蝕環(huán)境。SO3與水可以生成硫酸冷凝液，而CO2與水可以生成碳酸冷凝液，這樣便在局部可以形成酸環(huán)境，造成設(shè)備的腐蝕。一、介質(zhì)的腐蝕特性3一、介質(zhì)的腐蝕特性4．H2S-CO2-HCl-H2O由于裂解氣中含有硫化氫、有機(jī)硫、二氧化碳、有機(jī)酸及微量的氯化氫，因而在急冷水、工藝水及稀釋蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)中可能構(gòu)成一個(gè)H2S-CO2-HCl-H2O，從而對設(shè)備造成腐蝕。5．鍋爐給水及循環(huán)冷卻水水質(zhì)超標(biāo)鍋爐給水及循環(huán)冷卻水水質(zhì)超標(biāo)，如硬度、氯離子含量等超出工藝要求，有可能引起設(shè)備腐蝕，如垢下腐蝕，孔蝕等。一、介質(zhì)的腐蝕特性4二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐(1)腐蝕概況，對于裂解爐而言，爐管是其關(guān)鍵部件，爐管的破壞常表現(xiàn)為管壁開裂、滲碳、粉化減薄及露點(diǎn)腐蝕幾種形式。(2)腐蝕原因分析①爐管結(jié)焦及清焦引起的管壁開裂。i．結(jié)焦層的熱膨脹系數(shù)小于管材ii．裂解管滲碳層與非滲碳層的比容和膨脹系數(shù)不同而引起附加應(yīng)力；iii．結(jié)焦使管內(nèi)徑變小，從而引起管內(nèi)平均壓力增大。二、典型設(shè)備防腐方法分析5二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐②滲碳引起的爐管損傷③管內(nèi)壁局部粉化、減薄。管內(nèi)壁局部粉化、減薄現(xiàn)象主要發(fā)生在各彎管段(彎頭)處，直管段相對并不嚴(yán)重，其腐蝕特征為：在反應(yīng)器直管部分，管內(nèi)壁形成腐蝕坑斑；在彎管部分，特別是直接受到氣流沖擊的部位，則表現(xiàn)為管壁嚴(yán)重減薄，甚至出現(xiàn)穿孔。粉化是一種金屬的高溫腐蝕形式，由于S和Cl的存在，破壞了合金表面氧化膜的完整性，其腐蝕產(chǎn)物成分主要是Fe、Cr、Ni、S及Cl。二、典型設(shè)備防腐方法分析6二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐④裂解爐管彎頭的損壞，也是裂解反應(yīng)器常見的失效形式之一。其特征為：彎頭內(nèi)壁形成較大面積的網(wǎng)狀裂紋區(qū)，局部處減薄，甚至穿孔，同時(shí)存在有滲碳、氧化及脫碳層。⑤裂解爐對流段冷端爐管露點(diǎn)腐蝕。冷端露點(diǎn)腐蝕主要是煙氣中水蒸氣和SO3生成的硫酸冷凝液造成的。此外、當(dāng)冷卻到水的露點(diǎn)以下時(shí)，CO2與水生成碳酸，也可能對低碳鋼造成腐蝕。二、典型設(shè)備防腐方法分析7(3)防腐措施①合理選材。應(yīng)滿足以下要求：高溫下具有較好的抗蠕變和抗破斷能力；具有較高的抗熱疲勞性能；具有高的抗氧化性和耐腐蝕性；具有良好的導(dǎo)熱性能；具有足夠的塑性、韌性、冷熱加工性及良好的鑄造焊接等性能為了提高性能，在材料中添加相關(guān)的耐蝕合金元素Cr：鉻是保證鋼具有高的高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化性能的主要元素。Ni：鎳是使鋼材獲得穩(wěn)定的奧氏體組織的主要元素。(3)防腐措施8(3)防腐措施Si：硅的作用主要在于提高鋼材的抗?jié)B碳能力和鑄造性能。Nb：添加鋸可以增加鋼材的抗?jié)B碳性，同時(shí)也可以提高鋼材的蠕變斷裂強(qiáng)度和高溫塑性。為了提高鋼材的抗?jié)B碳性能，還可添加少量W、Mo等元素。W、Mo、Nb、Si等元素一起作用可以降低碳化物周圍貧鉻區(qū)中鉻的減少量，又同時(shí)可以提高材料的高溫強(qiáng)度和塑性。(3)防腐措施9(3)防腐措施②正確進(jìn)行焊接處理。必須要求保持相同的熱膨脹系數(shù)與斷裂強(qiáng)度以及好的可焊性。常用的焊接方法有：SMA(屏蔽金屬極電弧焊)、GMA(氣體保護(hù)金屬氬弧焊)、TIG(鎢極惰性氣體保護(hù)焊)，以及電子束和等離子工藝等。焊材的化學(xué)成分通常要與母材相同或相近，焊后應(yīng)嚴(yán)格注意熱處理，固熔退火以改進(jìn)韌性，同時(shí)要對焊縫進(jìn)行嚴(yán)格檢查，焊縫要作100％的射線檢查，以確保焊接質(zhì)量。③控制對流段冷端爐管露點(diǎn)腐蝕。(3)防腐措施102．急冷廢熱鍋爐(1)腐蝕概況及原因目前我國引進(jìn)的乙烯裝置中所用的急冷廢熱鍋爐爐型較多，有施密特、包西格、M-TLX、USX、TLX型等。由于冷卻水質(zhì)控制狀況的不同，這些廢熱鍋爐在使用中都曾出現(xiàn)一定程度的腐蝕損壞。(2)防腐措施由于急冷廢熱鍋爐的腐蝕損壞主要是由于水質(zhì)不良引起的，因此對鍋爐給水質(zhì)量進(jìn)行控制是防腐蝕最為有效的手段。2．急冷廢熱鍋爐113．碳鋼水冷器(1)腐蝕概況及原因裂解裝置循環(huán)水系統(tǒng)中使用了許多碳鋼水冷器，由于對水質(zhì)控制不嚴(yán)，如使用pH值、堿度、總鈣含量較高的循環(huán)水，使管內(nèi)結(jié)垢過厚影響傳熱。采用含Cl-清垢劑清垢后，由于殘留Cl-引起點(diǎn)蝕，導(dǎo)致管束腐蝕穿孔。發(fā)生管束腐蝕的水冷器有急冷水冷卻器，丙烯精餾塔冷卻器、丙烯冷凝器、丙二烯加氫反應(yīng)冷卻器、脫丁烷冷卻器等3．碳鋼水冷器123．碳鋼水冷器(2)防腐措施碳鋼水冷器的防腐目前主要以涂料為主生產(chǎn)實(shí)踐證明，乙烯裝置中的碳鋼水冷器，如果用pH=7～9的循環(huán)水做冷卻水，那么在此條件下碳鋼水冷器可以采用CH-748涂料做水側(cè)防護(hù)層，效果較為顯著，平均使用壽命可以達(dá)到10年以上。3．碳鋼水冷器134．急冷水及工藝水系統(tǒng)其他設(shè)備的防護(hù)(1)腐蝕概況及原因由于裂解氣中含有硫化氫、有機(jī)硫、二氧化碳、有機(jī)酸及微量的氯化氫，因而在急冷水、工藝水及稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中可能形成H2O—H2S—CO2—HCl腐蝕環(huán)境，從而對部分設(shè)備造成腐蝕。(2)防腐措施對腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域，如稀釋蒸汽發(fā)生器換熱器，除嚴(yán)格控制工藝水的pH值外，還可加注緩蝕劑，適當(dāng)降低換熱設(shè)備的熱強(qiáng)度，使之保持低的管壁溫度，減緩對設(shè)備的腐蝕。4．急冷水及工藝水系統(tǒng)其他設(shè)備的防護(hù)14第四節(jié)甲醇裝置甲醇是一種具有用途廣泛的基本有機(jī)化工產(chǎn)品，現(xiàn)行的工業(yè)化甲醇合成工藝基本上是氣相合成法，合成的原料氣主要是CO、CO2、H2及少量的N2和CH4。氣相法合成工藝主要有ICI低壓甲醇合成法、Lurgi低壓甲醇合成法以及最近發(fā)展的TEC新型反應(yīng)器合成法這幾種。目前使用較為廣泛的是ICI、低壓甲醇合成工藝。甲醇合成工藝一般由造氣、凈化、合成(轉(zhuǎn)化)及分餾4個(gè)主要部分構(gòu)成。以乙炔尾氣為原料低壓合成甲醇(英國I.C.I專利技術(shù))為例，其工藝流程如下。第四節(jié)甲醇裝置15第八章-典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護(hù)課件16一、介質(zhì)的腐蝕特性甲醇裝置的主要腐蝕介質(zhì)是原料氣中的硫化氫、二氧化碳、氫氣，粗甲醇中的少量有機(jī)酸(甲酸、乙酸)，以及溶有大量二氧化碳的熱鉀堿溶液。1．硫化氫硫化氫與碳鋼的腐蝕通常為氫去極化的電化學(xué)腐蝕。2．二氧化碳在甲醇生產(chǎn)中，主要是二氧化碳的腐蝕。3．氫在高溫高壓下，氫對碳素鋼產(chǎn)生氫腐蝕。4．熱鉀堿溶液二氧化碳是造成熱鉀堿液具有較強(qiáng)腐蝕性的主要原因。一、介質(zhì)的腐蝕特性17二、主要腐蝕形式在甲醇裝置中，常見的腐蝕形式見下。1．濕二氧化碳?xì)怏w的腐蝕在合成氣中的二氧化碳與冷凝水結(jié)合生成碳酸，腐蝕碳鋼。Fe+H2CO3——FeCO3+H22．電偶腐蝕電偶腐蝕通常發(fā)生在變換工段CO飽和塔及冷卻塔的塔體、內(nèi)構(gòu)件和塔體接管上。3．氫腐蝕無論是高壓甲醇合成反應(yīng)器還是低壓合成反應(yīng)器，都有氫腐蝕存在。二、主要腐蝕形式18二、主要腐蝕形式4．熱鉀堿的全面腐蝕和應(yīng)力腐蝕脫碳系統(tǒng)中的熱鉀堿溶液對碳鋼設(shè)備會(huì)造成全面的腐蝕。同時(shí)，由于碳酸鉀溶液顯堿性，存在應(yīng)力腐蝕傾向。5．汽蝕在甲醇裝置中，再沸器不透鋼管子的損壞通常是由汽蝕引起的。這種腐蝕是由于管束外壁的實(shí)際溫度大大超過溶液的沸騰溫度，使管束表面的液體在極短時(shí)間內(nèi)爆沸氣化，產(chǎn)生氣泡，隨著氣泡內(nèi)壓的增加，氣泡破裂。二、主要腐蝕形式19三、典型設(shè)備防腐方法分析1．變換工段CO飽和塔及冷卻塔的防護(hù)(1)腐蝕概況：變換工段主要設(shè)備有飽和塔、變換爐和冷卻塔。變換氣的主要成分為CO、H2、CO2、C璉、N2、H2S、O2、HCN、H2O、NH3CH3OH等。變換段的工作介質(zhì)具有一定的腐蝕性，可使飽和塔、冷卻塔等設(shè)備遭受腐蝕。(2)腐蝕原因分析①CO飽和塔中的主要介質(zhì)為CO、H2、H2O，筒體、封頭及主體接管材料為WSTE36，與國產(chǎn)材料16MnR性能相近。三、典型設(shè)備防腐方法分析20三、典型設(shè)備防腐方法分析1．變換工段CO飽和塔及冷卻塔韻防護(hù)②變換段冷卻塔內(nèi)的主要介質(zhì)為CO2、H2和H2O，塔體及內(nèi)構(gòu)件材質(zhì)與飽和塔相同，腐蝕為碳鋼和不銹鋼的不合理搭配而產(chǎn)生的電偶腐蝕。(3)防腐措施可采用不銹鋼制造的筒節(jié)取代嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的筒節(jié)，某廠的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐證明，效果良好，復(fù)合層未出現(xiàn)腐蝕。三、典型設(shè)備防腐方法分析212．合成反應(yīng)器(1)腐蝕概況，低壓合成反應(yīng)器的工作溫度在240～270℃，壓力5MPa，反應(yīng)氣中氫的含量達(dá)56％～69％，因此，在該環(huán)境中碳鋼設(shè)備易發(fā)生氫腐蝕。氫腐蝕可以發(fā)生在金屬表面，也可以發(fā)生在金屬的內(nèi)部。在甲醇裝置中氫腐蝕主要出現(xiàn)在合成器的內(nèi)構(gòu)件上，如催化劑筐、分布管等，腐蝕形態(tài)為脫碳、鼓泡及(氫脆)斷裂。(2)腐蝕原因分析，氫腐蝕的發(fā)生主要是由于氫原子體積較小，在一定壓力下可滲入鋼鐵中，聚集于金屬的晶界等缺陷之處，氫原子結(jié)合為氫分子，在缺陷處形成局部高壓，使金屬開裂和鼓泡。此外，氫可與鋼鐵表面的碳化物作用，使鋼鐵表面脫碳。(3)防腐措施，合成反應(yīng)器及其內(nèi)構(gòu)件、進(jìn)出口管線等由于接觸含氫氣體而易發(fā)生氫腐蝕，因此必須選用抗氫鋼種。對抗氫鋼材而言，通常要求含碳量較低，且含有能使碳形成穩(wěn)定碳化物的元素，如鉻、鉬、鎢、鈮、鈦等。因此，通常為合金鋼。鉬鋼和鉻鋼是常用的中溫耐熱和抗氫鋼。低壓合成甲醇工藝中，反應(yīng)器殼體、封頭、管道通常選用中溫抗氫鋼種，如殼體封頭選用16Mo、20MnMoNi55、15CrMo等材料，管道選用16Mo。高壓法合成甲醇的反應(yīng)器，由于壁溫一般不超過160℃，因此內(nèi)構(gòu)件可以選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼；緊固件可以選用鉬鋼或鉻鉬鋼制造，以減小在高溫下零件的松弛和蠕變；出口管道由于壓力較高可以選用30CrMo、15CrMo、15MnV等；小型殼體設(shè)備可以使用45鋼鍛造，大型設(shè)備殼體一般采用多層卷焊制造，外層材料用16MnR，內(nèi)層材料用15MnVR等。2．合成反應(yīng)器222．合成反應(yīng)器(1)腐蝕概況在甲醇裝置中氫腐蝕主要出現(xiàn)在合成器的內(nèi)構(gòu)件上，如催化劑筐、分布管等，腐蝕形態(tài)為脫碳、鼓泡及(氫脆)斷裂。(2)腐蝕原因分析氫原子可滲入鋼鐵中，在缺陷處形成局部高壓，使金屬開裂和鼓泡。此外，氫可與鋼鐵表面的碳化物作用，使鋼鐵表面脫碳。(3)防腐措施合成反應(yīng)器及其內(nèi)構(gòu)件、進(jìn)出口管線等由于接觸含氫氣體而易發(fā)生氫腐蝕，因此必須選用抗氫鋼種。2．合成反應(yīng)器233．合成氣熱交換器的防護(hù)(1)腐蝕概況某廠甲醇裝置運(yùn)行5年后，發(fā)現(xiàn)換熱器冷氣進(jìn)口處幾排列管腐蝕穿孔泄漏，出口封頭底部減薄3～3.5mm，出口三通底部也形成深達(dá)8mm的凹坑。對已腐蝕的列管進(jìn)行解剖檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕部位集中在冷氣進(jìn)口處，向管內(nèi)延伸約1m，而管子的其他部位，腐蝕較輕，管壁基本無減薄。(2)腐蝕原因分析該換熱器的腐蝕屬二氧化碳露點(diǎn)腐蝕。3．合成氣熱交換器的防護(hù)243．合成氣熱交換器的防護(hù)(3)防腐措施殼程由于合成氣中氫含量較高，應(yīng)選用抗氫鋼，如16Mo低合金鋼。管程由于腐蝕主要是酸性冷凝液的露點(diǎn)腐蝕，所以應(yīng)從設(shè)計(jì)和材料選用上進(jìn)行考慮?？梢詫Q熱器設(shè)計(jì)為立式安裝，使管束內(nèi)不積存冷凝液，從而減緩腐蝕，延長壽命。同時(shí)，可以根據(jù)設(shè)備的構(gòu)件所處的不同環(huán)境，選擇材料，如管束材質(zhì)采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，管板、封頭、筒體等采用16Mo低合金鋼等。3．合成氣熱交換器的防護(hù)254．脫碳系統(tǒng)的防護(hù)(1)腐蝕概況在脫碳系統(tǒng)中有許多碳鋼制造的設(shè)備，如二氧化碳吸收塔、再生塔、再沸器、管道等，吸收了大量二氧化碳的熱鉀堿溶液對這些設(shè)備具有一定的腐蝕作用。同時(shí)，由于工況條件的影響，設(shè)備還存在汽蝕、二氧化碳冷凝液腐蝕等腐蝕類型。(2)腐蝕原因分析①熱鉀堿溶液的電化學(xué)腐蝕造成脫碳系統(tǒng)設(shè)備損壞②汽蝕(爆沸-活化腐蝕)③二氧化碳冷凝液的腐蝕4．脫碳系統(tǒng)的防護(hù)26(3)防腐措施①使用緩蝕劑，通常用偏釩酸鹽或五氧化二釩作緩蝕劑。②合理選材，對于易出現(xiàn)汽蝕和沖蝕部位；推薦使用1Cr18Ni9Ti鋼，它比碳鋼抗空泡腐蝕能力高出5～6倍，(半)貧液泵、(半)貧液管線的彎頭。三通、泵出口閥、控制閥等部位，宜采用此種材料。吸收塔和再生塔的塔體材料推薦使用20R，再生塔頂封頭至頂部塔盤的筒體部分因接觸強(qiáng)腐蝕性的濕CO2可襯1Cr18Ni9Ti。在使用釩緩蝕劑的情況下，一塔盤可以使用碳鋼制作。(3)防腐措施27(3)防腐措施再沸器管束與管板均采用奧氏體不銹鋼304L，殼體用碳鋼制造。CO2冷凝液流經(jīng)的部位，如冷凝液冷卻器至分離罐的管線，推薦使用1Cr18Ni9Ti，分液罐用20R；再生塔頂揮發(fā)線由于氣相腐蝕較輕，可選用碳鋼，回流水泵的零部件用不銹鋼1Cr18Ni9Ti，泵殼用碳鋼鑄造，回注管線用碳鋼管。(3)防腐措施28第八章典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護(hù)第三節(jié)乙烯裝置該裝置主要是通過石油烴裂解來生產(chǎn)乙烯。所謂裂解，是指將原料在700～800℃的高溫下進(jìn)行處理，使原料烴碳鏈斷裂的熱化學(xué)反應(yīng)。裂解產(chǎn)物主要是烯烴和芳烴。生產(chǎn)乙烯的主要裂解方法有：蓄熱爐裂解、流動(dòng)床裂解、流動(dòng)床部分氧化裂解、高溫水蒸汽裂解、管式爐裂解、加氫熱裂解、催化裂解等。其中，管式爐裂解法在乙烯生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，目前，由管式爐裂解法生產(chǎn)的乙烯約占世界乙烯產(chǎn)量的99％。第八章典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護(hù)29一、介質(zhì)的腐蝕特性造成乙烯裝置設(shè)備腐蝕的原因很多，介質(zhì)也較為復(fù)雜，但主要有以下幾種：1．高溫裂解氣體的超溫結(jié)焦．石油化工生產(chǎn)首要的是由烴類裂解來制取乙烯；但烴類在裂解等工藝過程中，由于發(fā)生聚合、縮合等二次反應(yīng)分不可避免地會(huì)生成焦垢。結(jié)焦也可導(dǎo)致爐管滲碳腐蝕，造成爐管損傷。2．原料中的硫原料中的硫會(huì)在高溫情況下造成設(shè)備的硫化腐蝕。一、介質(zhì)的腐蝕特性30一、介質(zhì)的腐蝕特性3．SO3（CO2）-H2O燃料燃燒時(shí)，燃料中的硫被氧化為SO2，少量的SO2(大約1％～3％)被氧化為SO3，同時(shí)還有部分的CO2。因此，當(dāng)煙氣中的水蒸氣冷卻到水的露點(diǎn)以下時(shí)，便可形成(CO2)-H2O的腐蝕環(huán)境。SO3與水可以生成硫酸冷凝液，而CO2與水可以生成碳酸冷凝液，這樣便在局部可以形成酸環(huán)境，造成設(shè)備的腐蝕。一、介質(zhì)的腐蝕特性31一、介質(zhì)的腐蝕特性4．H2S-CO2-HCl-H2O由于裂解氣中含有硫化氫、有機(jī)硫、二氧化碳、有機(jī)酸及微量的氯化氫，因而在急冷水、工藝水及稀釋蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)中可能構(gòu)成一個(gè)H2S-CO2-HCl-H2O，從而對設(shè)備造成腐蝕。5．鍋爐給水及循環(huán)冷卻水水質(zhì)超標(biāo)鍋爐給水及循環(huán)冷卻水水質(zhì)超標(biāo)，如硬度、氯離子含量等超出工藝要求，有可能引起設(shè)備腐蝕，如垢下腐蝕，孔蝕等。一、介質(zhì)的腐蝕特性32二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐(1)腐蝕概況，對于裂解爐而言，爐管是其關(guān)鍵部件，爐管的破壞常表現(xiàn)為管壁開裂、滲碳、粉化減薄及露點(diǎn)腐蝕幾種形式。(2)腐蝕原因分析①爐管結(jié)焦及清焦引起的管壁開裂。i．結(jié)焦層的熱膨脹系數(shù)小于管材ii．裂解管滲碳層與非滲碳層的比容和膨脹系數(shù)不同而引起附加應(yīng)力；iii．結(jié)焦使管內(nèi)徑變小，從而引起管內(nèi)平均壓力增大。二、典型設(shè)備防腐方法分析33二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐②滲碳引起的爐管損傷③管內(nèi)壁局部粉化、減薄。管內(nèi)壁局部粉化、減薄現(xiàn)象主要發(fā)生在各彎管段(彎頭)處，直管段相對并不嚴(yán)重，其腐蝕特征為：在反應(yīng)器直管部分，管內(nèi)壁形成腐蝕坑斑；在彎管部分，特別是直接受到氣流沖擊的部位，則表現(xiàn)為管壁嚴(yán)重減薄，甚至出現(xiàn)穿孔。粉化是一種金屬的高溫腐蝕形式，由于S和Cl的存在，破壞了合金表面氧化膜的完整性，其腐蝕產(chǎn)物成分主要是Fe、Cr、Ni、S及Cl。二、典型設(shè)備防腐方法分析34二、典型設(shè)備防腐方法分析1．裂解爐④裂解爐管彎頭的損壞，也是裂解反應(yīng)器常見的失效形式之一。其特征為：彎頭內(nèi)壁形成較大面積的網(wǎng)狀裂紋區(qū)，局部處減薄，甚至穿孔，同時(shí)存在有滲碳、氧化及脫碳層。⑤裂解爐對流段冷端爐管露點(diǎn)腐蝕。冷端露點(diǎn)腐蝕主要是煙氣中水蒸氣和SO3生成的硫酸冷凝液造成的。此外、當(dāng)冷卻到水的露點(diǎn)以下時(shí)，CO2與水生成碳酸，也可能對低碳鋼造成腐蝕。二、典型設(shè)備防腐方法分析35(3)防腐措施①合理選材。應(yīng)滿足以下要求：高溫下具有較好的抗蠕變和抗破斷能力；具有較高的抗熱疲勞性能；具有高的抗氧化性和耐腐蝕性；具有良好的導(dǎo)熱性能；具有足夠的塑性、韌性、冷熱加工性及良好的鑄造焊接等性能為了提高性能，在材料中添加相關(guān)的耐蝕合金元素Cr：鉻是保證鋼具有高的高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化性能的主要元素。Ni：鎳是使鋼材獲得穩(wěn)定的奧氏體組織的主要元素。(3)防腐措施36(3)防腐措施Si：硅的作用主要在于提高鋼材的抗?jié)B碳能力和鑄造性能。Nb：添加鋸可以增加鋼材的抗?jié)B碳性，同時(shí)也可以提高鋼材的蠕變斷裂強(qiáng)度和高溫塑性。為了提高鋼材的抗?jié)B碳性能，還可添加少量W、Mo等元素。W、Mo、Nb、Si等元素一起作用可以降低碳化物周圍貧鉻區(qū)中鉻的減少量，又同時(shí)可以提高材料的高溫強(qiáng)度和塑性。(3)防腐措施37(3)防腐措施②正確進(jìn)行焊接處理。必須要求保持相同的熱膨脹系數(shù)與斷裂強(qiáng)度以及好的可焊性。常用的焊接方法有：SMA(屏蔽金屬極電弧焊)、GMA(氣體保護(hù)金屬氬弧焊)、TIG(鎢極惰性氣體保護(hù)焊)，以及電子束和等離子工藝等。焊材的化學(xué)成分通常要與母材相同或相近，焊后應(yīng)嚴(yán)格注意熱處理，固熔退火以改進(jìn)韌性，同時(shí)要對焊縫進(jìn)行嚴(yán)格檢查，焊縫要作100％的射線檢查，以確保焊接質(zhì)量。③控制對流段冷端爐管露點(diǎn)腐蝕。(3)防腐措施382．急冷廢熱鍋爐(1)腐蝕概況及原因目前我國引進(jìn)的乙烯裝置中所用的急冷廢熱鍋爐爐型較多，有施密特、包西格、M-TLX、USX、TLX型等。由于冷卻水質(zhì)控制狀況的不同，這些廢熱鍋爐在使用中都曾出現(xiàn)一定程度的腐蝕損壞。(2)防腐措施由于急冷廢熱鍋爐的腐蝕損壞主要是由于水質(zhì)不良引起的，因此對鍋爐給水質(zhì)量進(jìn)行控制是防腐蝕最為有效的手段。2．急冷廢熱鍋爐393．碳鋼水冷器(1)腐蝕概況及原因裂解裝置循環(huán)水系統(tǒng)中使用了許多碳鋼水冷器，由于對水質(zhì)控制不嚴(yán)，如使用pH值、堿度、總鈣含量較高的循環(huán)水，使管內(nèi)結(jié)垢過厚影響傳熱。采用含Cl-清垢劑清垢后，由于殘留Cl-引起點(diǎn)蝕，導(dǎo)致管束腐蝕穿孔。發(fā)生管束腐蝕的水冷器有急冷水冷卻器，丙烯精餾塔冷卻器、丙烯冷凝器、丙二烯加氫反應(yīng)冷卻器、脫丁烷冷卻器等3．碳鋼水冷器403．碳鋼水冷器(2)防腐措施碳鋼水冷器的防腐目前主要以涂料為主生產(chǎn)實(shí)踐證明，乙烯裝置中的碳鋼水冷器，如果用pH=7～9的循環(huán)水做冷卻水，那么在此條件下碳鋼水冷器可以采用CH-748涂料做水側(cè)防護(hù)層，效果較為顯著，平均使用壽命可以達(dá)到10年以上。3．碳鋼水冷器414．急冷水及工藝水系統(tǒng)其他設(shè)備的防護(hù)(1)腐蝕概況及原因由于裂解氣中含有硫化氫、有機(jī)硫、二氧化碳、有機(jī)酸及微量的氯化氫，因而在急冷水、工藝水及稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中可能形成H2O—H2S—CO2—HCl腐蝕環(huán)境，從而對部分設(shè)備造成腐蝕。(2)防腐措施對腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域，如稀釋蒸汽發(fā)生器換熱器，除嚴(yán)格控制工藝水的pH值外，還可加注緩蝕劑，適當(dāng)降低換熱設(shè)備的熱強(qiáng)度，使之保持低的管壁溫度，減緩對設(shè)備的腐蝕。4．急冷水及工藝水系統(tǒng)其他設(shè)備的防護(hù)42第四節(jié)甲醇裝置甲醇是一種具有用途廣泛的基本有機(jī)化工產(chǎn)品，現(xiàn)行的工業(yè)化甲醇合成工藝基本上是氣相合成法，合成的原料氣主要是CO、CO2、H2及少量的N2和CH4。氣相法合成工藝主要有ICI低壓甲醇合成法、Lurgi低壓甲醇合成法以及最近發(fā)展的TEC新型反應(yīng)器合成法這幾種。目前使用較為廣泛的是ICI、低壓甲醇合成工藝。甲醇合成工藝一般由造氣、凈化、合成(轉(zhuǎn)化)及分餾4個(gè)主要部分構(gòu)成。以乙炔尾氣為原料低壓合成甲醇(英國I.C.I專利技術(shù))為例，其工藝流程如下。第四節(jié)甲醇裝置43第八章-典型煉油及石化裝置的腐蝕與防護(hù)課件44一、介質(zhì)的腐蝕特性甲醇裝置的主要腐蝕介質(zhì)是原料氣中的硫化氫、二氧化碳、氫氣，粗甲醇中的少量有機(jī)酸(甲酸、乙酸)，以及溶有大量二氧化碳的熱鉀堿溶液。1．硫化氫硫化氫與碳鋼的腐蝕通常為氫去極化的電化學(xué)腐蝕。2．二氧化碳在甲醇生產(chǎn)中，主要是二氧化碳的腐蝕。3．氫在高溫高壓下，氫對碳素鋼產(chǎn)生氫腐蝕。4．熱鉀堿溶液二氧化碳是造成熱鉀堿液具有較強(qiáng)腐蝕性的主要原因。一、介質(zhì)的腐蝕特性45二、主要腐蝕形式在甲醇裝置中，常見的腐蝕形式見下。1．濕二氧化碳?xì)怏w的腐蝕在合成氣中的二氧化碳與冷凝水結(jié)合生成碳酸，腐蝕碳鋼。Fe+H2CO3——FeCO3+H22．電偶腐蝕電偶腐蝕通常發(fā)生在變換工段CO飽和塔及冷卻塔的塔體、內(nèi)構(gòu)件和塔體接管上。3．氫腐蝕無論是高壓甲醇合成反應(yīng)器還是低壓合成反應(yīng)器，都有氫腐蝕存在。二、主要腐蝕形式46二、主要腐蝕形式4．熱鉀堿的全面腐蝕和應(yīng)力腐蝕脫碳系統(tǒng)中的熱鉀堿溶液對碳鋼設(shè)備會(huì)造成全面的腐蝕。同時(shí)，由于碳酸鉀溶液顯堿性，存在應(yīng)力腐蝕傾向。5．汽蝕在甲醇裝置中，再沸器不透鋼管子的損壞通常是由汽蝕引起的。這種腐蝕是由于管束外壁的實(shí)際溫度大大超過溶液的沸騰溫度，使管束表面的液體在極短時(shí)間內(nèi)爆沸氣化，產(chǎn)生氣泡，隨著氣泡內(nèi)壓的增加，氣泡破裂。二、主要腐蝕形式47三、典型設(shè)備防腐方法分析1．變換工段CO飽和塔及冷卻塔的防護(hù)(1)腐蝕概況：變換工段主要設(shè)備有飽和塔、變換爐和冷卻塔。變換氣的主要成分為CO、H2、CO2、C璉、N2、H2S、O2、HCN、H2O、NH3CH3OH等。變換段的工作介質(zhì)具有一定的腐蝕性，可使飽和塔、冷卻塔等設(shè)備遭受腐蝕。(2)腐蝕原因分析①CO飽和塔中的主要介質(zhì)為CO、H2、H2O，筒體、封頭及主體接管材料為WSTE36，與國產(chǎn)材料16MnR性能相近。三、典型設(shè)備防腐方法分析48三、典型設(shè)備防腐方法分析1．變換工段CO飽和塔及冷卻塔韻防護(hù)②變換段冷卻塔內(nèi)的主要介質(zhì)為CO2、H2和H2O，塔體及內(nèi)構(gòu)件材質(zhì)與飽和塔相同，腐蝕為碳鋼和不銹鋼的不合理搭配而產(chǎn)生的電偶腐蝕。(3)防腐措施可采用不銹鋼制造的筒節(jié)取代嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的筒節(jié)，某廠的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐證明，效果良好，復(fù)合層未出現(xiàn)腐蝕。三、典型設(shè)備防腐方法分析492．合成反應(yīng)器(1)腐蝕概況，低壓合成反應(yīng)器的工作溫度在240～270℃，壓力5MPa，反應(yīng)氣中氫的含量達(dá)56％～69％，因此，在該環(huán)境中碳鋼設(shè)備易發(fā)生氫腐蝕。氫腐蝕可以發(fā)生在金屬表面，也可以發(fā)生在金屬的內(nèi)部。在甲醇裝置中氫腐蝕主要出現(xiàn)在合成器的內(nèi)構(gòu)件上，如催化劑筐、分布管等，腐蝕形態(tài)為脫碳、鼓泡及(氫脆)斷裂。(2)腐蝕原因分析，氫腐蝕的發(fā)生主要是由于氫原子體積較小，在一定壓力下可滲入鋼鐵中，聚集于金屬的晶界等缺陷之處，氫原子結(jié)合為氫分子，在缺陷處形成局部高壓，使金屬開裂和鼓泡。此外，氫可與鋼鐵表面的碳化物作用，使鋼鐵表面脫碳。(3)防腐措施，合成反應(yīng)器及其內(nèi)構(gòu)件、進(jìn)出口管線等由于接觸含氫氣體而易發(fā)生氫腐蝕，因此必須選用抗氫鋼種。對抗氫鋼材而言，通常要求含碳量較低，且含有能使碳形成穩(wěn)定碳化物的元素，如鉻、鉬、鎢、鈮、鈦等。因此，通常為合金鋼。鉬鋼和鉻鋼是常用的中溫耐熱和抗氫鋼。低壓合成甲醇工藝中，反應(yīng)器殼體、封頭、管道通常選用中溫抗氫鋼種，如殼體封頭選用16Mo、20MnMoNi55、15CrMo等材料，管道選用16Mo。高壓法合成甲醇的反應(yīng)器，由于壁溫一般不超過160℃，因此內(nèi)構(gòu)件可以選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼；緊固件可以選用鉬鋼或鉻鉬鋼制造，以減小在高溫下零件的松弛和蠕變；出口管道由于壓力較高可以選用30CrMo、15CrMo、15MnV等；小型殼體設(shè)備可以使用45鋼鍛造，大型設(shè)備殼體一般采用多層卷焊制造，外層材料用16MnR，內(nèi)層材料用15MnVR等。2．合成反應(yīng)器502．合成反應(yīng)器(1)腐蝕概況