常减压蒸馏装置腐蚀与防护
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摘 要：原油中含有大量的盐、含硫化合物及酸性物质，对常减压装置产生严重的腐蚀。本文通过对蒸馏装置减压塔的腐蚀分析，提出针对这种腐蚀情况的防护措施。
关键词：减压塔 环烷酸腐蚀 电偶腐蚀 在线监测技术
一、概述
原油中含有大量的盐、含硫化合物及酸性物质，会对常减压装置产生严重的腐蚀。在2012年某石化公司大检修过程中发现蒸馏装置减压塔塔体发现了严重腐蚀穿孔。减二线、减三线塔体环焊缝出现严重腐蚀，减三线的环焊缝出现两段深度大于10mm的腐蚀沟槽和三处处于同一水平高度的衬里腐蚀穿孔现象；塔内有300多处焊缝出现焊接质量问题，出现不同程度的咬边，表面裂纹问题。
常压蒸馏就是在常压下对原油进行加热气化分馏和冷凝，原油经过常压蒸馏可分馏出汽油、煤油、柴油馏分。
减压蒸馏就是原料经加热后,在一定的真空度下使更高沸点的烃类气化分馏再冷凝，将常压塔底油进行减压蒸馏,得到的馏分视其原油性质或加工方案不同,可以作裂化原料或油原料,也可以作乙烯裂解原料。
三、腐蚀检测结果
1.超声波测厚
通过超声波测厚数据来看，塔除了两个腐蚀穿孔外，其余部分的厚度均在14.5mm左右。
2.焊缝焊接质量检测
通过检测可知，焊缝焊接问题主要集中在焊条使用错误，焊缝气孔、咬边、和表面裂纹。
3.材质分析
通过对焊缝和塔体的材质检测可知：塔体的材质是316L，塔体内部的焊缝除了一部分焊条使用错误外，其余大部分的焊缝材质也是316L。
4.无损检测
通过对焊缝的检测发现，焊缝出现大面积的气孔、夹杂、未熔合，未焊透现象，焊接质量存在很大的问题，这就为后来的腐蚀提供了埋下了很大的隐患。
5.电极电位测试
通过对塔体，焊缝和填料的检测可知：填料未经打磨时电位：旧填料0.260V,新填料为0.220V；填料经打磨后的电位为—0.06V；焊缝（减二线）电位：—0.045V（1#试样清洁前），—0.003V（2#试样清洁前），—0.083V（1#试样清洁后），—0.012V（2#试样清洁后）。
从测试实验来看，填料和焊缝的电位差为200mV，此电位差正好是阴极保护达到效果的极化电位差值，这样就相当于做了牺牲阳极保护，焊缝被牺牲腐蚀减薄，形成电偶腐蚀。
四、腐蚀原因分析
1.焊缝焊接质量原因
按焊接缺陷在焊缝中的位置，可分为外部缺陷和内部缺陷两大类。
咬边是指由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凸陷即为咬边。咬边使母材金属的有效截面减少，减弱了焊接接头的强度，而且在咬边处易引起应力集中，承载后有可能在咬边处产生裂纹，甚至引起结构的破坏。修补方法是选用较小的焊条，最好是打磨或者挖凿后用低氢焊条补焊。
焊接裂纹指在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区
的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。焊接裂纹是最危险的焊接缺陷，严重的影响着焊接结构的使用性能和安全可靠性。
从检测结果可以看出：塔的焊接质量存在严重的问题，塔内焊缝出现大面积的咬边、焊接裂纹现象，这说明在焊接过程中缺乏严格的管理和监管。
2.环烷酸腐蚀
环烷酸腐蚀主要是指当温度高于350℃，H2S开始分解生成H2和活性很高的S，S和Fe反应非常剧烈，生成FeS,并生成一层半保护性膜。当环烷酸存在时，环烷酸与硫化铁膜直接反应，生成环烷酸铁和H2S，H2S和Fe又可以反应，从而加剧腐蚀。
原油中环烷酸分子的组成也不完全相同，一部分沸点范围为232～288℃，另一部分的沸点范围是350~400℃，温度升高，环烷酸逐渐气化，在气相中聚集，在两个温度段发生腐蚀。随着介质的流动，使金属表面不断受到冲刷、暴露并受到环烷酸腐蚀。
3.电偶腐蚀
两种或两种以上不同电极电位的金属处于腐蚀介质内相互接触而引起的电化学腐蚀，又称接触腐蚀。发生电偶腐蚀时,电极电位较负的金属通常会加速腐蚀,而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢。
影响电偶腐蚀速度的因素主要有：①所形成的电偶间的电极电位差；②腐蚀介质的电导；③金属表面的极化和由于阴、阳极反应生成表面膜或腐蚀产物的影响；④电偶间的空间布置。两金属之间的电极电位差愈大、电流愈大，则腐蚀愈快。
电偶腐蚀的主要防止措施有：①选择在工作环境下电极电位尽量接近的金属作为相接触的电偶对；②减小较正电极电位金属的面积，尽量使电极电位较负的金属表面积增大；③尽量使相接触的金属电绝缘,并使介质电阻增大；④充分利用防护层,或设法外加保护电位。
通过检测可以看到塔体的电极电位和填料的电极电位相差已达200mV以上,这就验证了塔体存在电偶腐蚀。
五、腐蚀防护措施
1.加强焊接质量管理
焊接质量的检验主要分为三个阶段,即焊前检验,焊接过程中检验,焊后成品
检验,必须严格控制检测的各阶段确保焊接质量。
1.1焊前检验
主要是检查技术文件是否完整齐全，并符合各项标准，法规的要求；焊接材料和基本金属原材料的质量验收；焊接工艺评定试验结果及编制的焊接工艺文件或工艺规程的审查；焊接设备是否完好、可靠以及焊工操作水平、资格的认可等。
1.2焊接过程中检验
主要包括焊接设备运行情况、焊接工艺执行情况的检查；产品试板的检验；焊缝的无损检测及外观质量检验等。其目的是及时发现焊接过程中的问题，以随时加以纠正，同时通过对焊接工艺实施情况的检查及焊接过程中的质量控制，防止缺陷的产生。
1.3焊后成品检验
成品检验的方法和内容主要包括：外观检验—结构成形与尺寸及焊缝表面质量的检验；焊缝的无损探伤；焊缝金属堆焊层化学成分分析，铁素体含量和堆焊层结合强度的测定等。
2.优化工艺流程
主要是搞好“一脱四注”，及时调节工艺参数，不断优选破乳剂和缓蚀剂。根据原油的性质，适量加入注脱盐剂，提高脱盐的效率。
3.防腐蚀材料的选择和新防腐技术的应用
集团公司下发了装置防腐材料指导意见，可以依据这个选取合适的防腐蚀材料。并积极采用先进的防腐技术对装置设备进行防腐。对材料表面进行防腐蚀涂料、表面渗镀、衬里等技术处理提高设备的防腐蚀能力。
4.在线监测技术
腐蚀在线监测技术是在设备运行过程中，对设备的腐蚀和破坏进行连续的系统监测，目前，油气田工业生产系统较为广泛的在线监测技术是电阻法和电感法。研究人员通过监测冷凝水的PH值、CL-和H2S的质量浓度、水中铁离子的含硫以及油品来间接的检测装置内部结构的腐蚀情况。另外，还通过定期的对腐蚀较严重部位的壁厚进行检测，实现装置腐蚀情况的直接监测。
在今后的工作中，可以引入在线监测技术对减压塔进行监测，为装置的腐蚀与防腐提供技术支持。
参考文献
中国石油化工设备管理协会设备防腐蚀专业组编 中国石化装置设备腐蚀与防护手册【M】北京：中国石化出版社.