碳钢在高温环烷酸介质中冲刷腐蚀行为

管道两相流冲刷腐蚀的CFD研究进展赵状;吴玉国;田壘;吴栋【摘要】The harm of erosion-corrosion to the oil industry was introduced, the factors affecting erosion-corrosion were discussed, such as solid phased particles factor, hydrodynamics factor, material factor, and so on. The research progress in computational fluid dynamics (CFD) method for the pipeline erosion-corrosion research was summarized;its advantages and disadvantages were pointed out. CFD numerical simulation provides a new method for study on the corrosion protection. The simulation can predict the erosion-corrosion occurring and development, which can provide reliable theoretical basis for pipeline optimization design and corrosion protection.%介绍了冲刷腐蚀对石化行业的危害，阐述了影响冲刷腐蚀的因素，即主要是流体力学因素、材料因素、固相颗粒等因素的耦合作用。

对计算流体力学（CFD）方法在管道防腐中研究的进展情况进行总结，指出了研究的优点和缺点。

CFD数值模拟为防腐蚀研究提供了新的方法。

通过模拟结果可以预测腐蚀的发生和发展，并为管道优化设计和工艺防腐提供可靠的理论依据。

循环水系统碳钢的腐蚀及控制一、腐蚀的机理碳钢在水中的腐蚀是一个电化学过程。

由于碳钢组织表面的不均一性（材料中存在缺陷、杂质和溶质等），因此，当其侵入水中时，在其表面就会形成许多微小的腐蚀电池，其腐蚀机理及示意图（图一）如下：图一碳钢的电化学腐蚀阳极反应：Fe-→Fe2++2e阴极反应:02+2H20+4e->40Π沉淀反应：FeFOHfFe（OH）2I由上述腐蚀机理可知：造成碳钢腐蚀的是碳钢的阳极溶解反应，因此，碳钢的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池的阳极区，而腐蚀电池的阴极区是不腐蚀的。

且上述反应属于共物反应，即阳极氧化反应和阴极还原反应必须同时进行，如其中一个反应被停止，则整个反应就会停止。

二、腐蚀的形态在冷却水中碳钢的腐蚀是电化学腐蚀，且电化学腐蚀又分为全面腐蚀和局部腐蚀。

1.全面腐蚀全面腐蚀又称为均匀腐蚀，即在碳钢表面上大量分布着微阴极和微阳极，这种腐蚀不易造成穿孔，腐蚀产物氧化铁可在整个金属表面形成，在一定情况下有保护作用。

全面腐蚀的阴、阳极并不分离，阴极面积等于阳极面积，阴极电位等于阳极电位。

全面腐蚀示意图见图二，如下：图二全面腐蚀示意图2.局部腐蚀当腐蚀集中在碳钢表面的某些部位时，称为局部腐蚀。

局部腐蚀的速度很快，往往在早期就可使碳钢腐蚀穿孔或龟裂，所有危害性很大。

循环冷却水处理中腐蚀控制的重点就是防止或减缓局部腐蚀的发生。

局部腐蚀过程中阴、阳极互相分离，阴极面积大于阳极面积，但是阳极电位小于阴极电位，腐蚀产物无保护作用。

循环冷却水系统中常见的碳钢换热器局部腐蚀的形态见下述：3.1.电偶腐蚀电偶腐蚀又称为双金属腐蚀或接触腐蚀。

当两种不同的金属浸在导电性（循环冷却水）的水溶液中时，两种金属之间通常存在电位差（见图三部分金属的电偶序）。

如果这两种金属互相接触，则该电位差就会驱使电子在它们之间流动，从而形成一个腐蚀电池。

与不接触时相比，耐蚀性较差的金属（即电位较低的金属）在接触后腐蚀速度通常会增加，而耐蚀性较好的金属（即电位较高的金属）在接触后腐蚀速度将下降。

常减压蒸馏装置的高温腐蚀及防护祁世会1,杨顺泰1,曲天煜2(1.兰州石化公司石油化工厂,甘肃兰州　730060;2.中油股份化工与销售分公司质量安全环保处,北京　100011)摘　要:常减压装置的高温腐蚀主要表现为高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀两方面,本文结合兰州石化公司230万t/年常减压装置近年来的腐蚀情况就以上两方面从腐蚀机理、部位和防护措施进行探讨。

关键词:常减压蒸馏;腐蚀;防护;机理中图分类号:TE624.2　TE961　前言近年来,原油逐年变重,酸值和硫含量不断增加,严重影响常减压装置设备的正常运行,许多装置因腐蚀减薄而引起泄露、火灾或非计划停工,特别是高温部位尤其严重,直接威胁着常减压装置的安全生产,对长周期运行带来极大的被动。

常减压装置的高温腐蚀主要表现为高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀两方面,本文将结合兰州石化公司230万t/年常减压装置近年来的腐蚀情况从以上两方面进行探讨。

2　高温硫腐蚀机理分析原油中的硫分为活性硫和非活性硫。

非活性硫在高温的作用下,可部分分解为活性硫。

硫在原油的不同馏分中的含量和存在的形式不尽相同,但都随沸点的升高而增加。

原油中约70%的硫含量集中在常压渣油中,这些硫化物包括结构复杂的稠环硫化物、分解生成的单质硫、H2S和硫醇等。

350℃的常底渣油经过减压加热炉对流段升温到368℃进人减压炉辐射炉管,加热至约380℃,经减压炉出口低速转油线进入减压塔,随着温度的升高和在高温段停留时间增长,活性硫化物数量增加,金属腐蚀加剧。

在高温环境下,活性硫直接与金属反应,其中以硫化氢的腐蚀性最强。

化学反应如下:H2S+Fe→FeS+H2S+Fe→FeSRSH+Fe→FeS+不饱和烃高温硫腐蚀速度的大小,取决于原油中活性硫的多少,原油中的总硫含量与腐蚀性之间并无精确的对应关系,参与腐蚀反应的有效硫化物含量如H2S、单质硫、硫醇(R-SH)等活性硫及易分解为H2S的硫化物含量越高则对设备腐蚀就越强。

稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则稀土合金钢09Cr2AlMoRE选材导则09Cr2AlMoRE是在抗H2S专用低合金钢12Cr2AlMoV的基础上，发展起来的高科技新钢种，具有优良的耐腐蚀性能。

09Cr2AlMoRE钢管材和锻件已于2001年5月9日通过了全国压力容器标准化委员会的技术评审，板材也将于年底申报评审。

目前可以为用户提供换热器、空冷器、塔器、塔盘和容器等产品。

本着为产品和用户负责的态度，特制定本导则。

一．09Cr2AlMoRE与12Cr2AlMoV相比，特点如下：1. 09Cr2AlMoRE板材及焊缝的冲击韧性(AKV)比12Cr2AlMoV提高40%以上。

2. 09Cr2AlMoRE焊接性能明显改善，预热温度和热处理温度均比12Cr2AlMoV低。

3.具有优良的耐腐蚀性能，在3%HCl、80℃;50%H2SO4、70℃以及在979ppmH2S、100℃的模拟腐蚀试验中，09Cr2AlMoRE均比12Cr2AlMoV和不含稀土的08Cr2AlMo优越得多（见荆门石化研究院腐蚀试验报告）。

经720小时H2S恒载荷应力腐蚀试验，09Cr2AlMoRE恒负荷拉伸应力腐蚀试验的临界拉伸断裂应力值σth=0.75σs,远高于美国腐蚀工程师协会NACEMR0177-96中规定的σth≥0.45σs的要求。

4.目前已开发出与09Cr2AlMoRE相匹配的氩弧焊丝、焊条、埋弧自动焊焊丝，而12Cr2AlMoV只能选用并不十分配套的热317焊条。

由于换热器管头用手工电弧焊的潜在缺陷较多，故目前均改为自动氩弧焊或手工氩弧焊焊接，两遍成型。

焊接型式分平焊和角焊两种：平焊为第一遍自熔，第二遍填丝，其熔深可达到3mm；角焊为两遍填丝成型，焊肉高度为3~4mm。

二．09Cr2AlMoRE选材导则：1. 液体介质中的Cl－：09Cr2AlMoRE适应在100℃以上 Cl－≤200ppm；40℃以下Cl－≤4000ppm的环境中使用，Cl－对钢材的腐蚀形态表现为点蚀和坑蚀，奥氏体不锈钢如18-8、321、316L都对 Cl－极为敏感，即使10 ppm以下也容易导致应力腐蚀开裂。

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高温环烷酸腐蚀及其预测柴祥东;王昕【摘要】介绍了高温环烷酸腐蚀的影响因素、基本选材原则以及重要的研究成果.早期确定的原油酸值0.5 mgKOH/g、馏分油1.5 mgKOH/g的临界酸值一直在装置选材中起着重要作用,后来的研究强调了多种高温环烷酸腐蚀影响因素的相互影响,并对不同条件下的高温环烷酸腐蚀进行归类和总结,提出三种腐蚀机理(减压塔机理、炉管和转油线机理和塔侧线机理),为评估高温环烷酸腐蚀提供依据.在此基础上讨论了高温环烷酸腐蚀峰值、含酸原油的划分、不锈钢含Mo量以及酸值对防腐蚀性能影响等实际问题.最后针对高温环烷酸腐蚀的预测提出建议.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2017(047)001【总页数】6页(P39-44)【关键词】高温环烷酸腐蚀;高酸原油;选材【作者】柴祥东;王昕【作者单位】中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003;中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003【正文语种】中文长期以来，高温环烷酸腐蚀一直是炼油行业的主要腐蚀问题之一，发生在高温部位，一旦泄漏，危险性大。

高温环烷酸腐蚀涉及炼油厂许多类型的装置，如常减压、催化裂化、延迟焦化、热裂化、加氢裂化处理和加氢裂化等。

通过回顾环烷酸腐蚀的重要研究成果，跟踪其最新信息，提出正确预测腐蚀、合理选材的措施，对控制高温环烷酸腐蚀和减少泄漏危害有重要意义。

很多因素影响着高温环烷酸腐蚀[1]：①按照ASTM D974—2014或ASTMD664—2011进行测定时，酸值(TAN)在较大程度上反映出油品含环烷酸的量，通常高酸值意味着高腐蚀率；②含环烷酸相同(酸值相同)的油相，温度越高腐蚀越严重；③环烷酸分子结构和相对分子质量不同，腐蚀性不同；④一般认为硫化产物膜对高温环烷酸腐蚀具有缓蚀作用，但随着各种条件的变化，这种减缓作用差异较大；⑤含酸油品流速提高，对金属冲刷作用增强，腐蚀率提高；一般认为高流速时形成的紊流对金属表面具有冲击作用，造成腐蚀率跃迁；⑥高温环烷酸腐蚀是指液态含环烷酸油相对金属的高温冲刷腐蚀，气相环烷酸无腐蚀性；⑦含酸馏分油的蒸发和冷凝过程影响腐蚀程度。

第45卷第10期表面技术2016年10月SURFACE TECHNOLOGY·173·炼化设备冲刷腐蚀失效分析及控制策略段永锋1，于凤昌1，崔新安1，孙亮2，侯艳宏2（1.中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心，河南 洛阳 471003；2.中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司，广东 惠州 516086）摘要：目的冲刷腐蚀失效是制约炼油装置安全运行的重大隐患，通过分析炼化设备系统中典型冲刷腐蚀失效的机理和影响因素，提出石油炼制过程中冲刷腐蚀的控制策略。

方法基于炼油装置的工艺流程、设备和管道的结构设计、腐蚀介质和材质等，分别针对减压转油线防冲板、硫酸烷基化装置反应流出物注碱口管线、酸性水汽提塔顶富氨气系统，以及焦化分馏塔进料段塔壁腐蚀问题进行失效分析。

结果通过将材质升级为317L，避免了减压转油线防冲板因环烷酸冲刷腐蚀而减薄。

通过改进碱注入方式和优化操作工艺方式，减缓了硫酸烷基化装置反应流出物注碱口管线的硫酸腐蚀。

通过将空冷器管束材质升级为316L，及增加管道直径的措施，防治了酸性水汽提塔顶富氨气系统酸性水冲刷腐蚀。

通过更换进料分配器解决了焦化分馏塔进料段塔壁腐蚀泄漏的难题。

结论炼化设备冲刷腐蚀的控制策略：依据主动防腐的观念，在遵循炼化设备选材导则进行合理选材的基础上，充分考虑设备、管道的实际工艺操作情况，针对具体部位进行腐蚀评估，发现薄弱部位并及时调整相关操作（操作工艺、工艺防腐和腐蚀监测等），从而保证了炼化装置的安全稳定运行。

关键词：炼化设备；冲刷腐蚀；环烷酸腐蚀；酸性水腐蚀；失效分析；控制措施中图分类号：TG171 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2016)10-0173-07DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2016.10.027Failure Analysis and Controlling Strategy on Erosion-Corrosion of Petrochem-ical EquipmentDUAN Yong-feng1, YU Feng-chang1, CUI Xin-an1, SUN Liang2, HOU Yan-Hong2(1.Luoyang R&D Center of Technology of Sinopec Engineering Co., Ltd, Luoyang 471003, China;OOC Huizhou Refining & Chemical Company, Huizhou 516086, China)ABSTRACT: The work aims to put forward the strategies to control the erosion and corrosion in the process of petroleum re-fining by analyzing the mechanism and influence factors of typical corrosion-erosion failures in refining equipment and system as the said failures are main potential troubles to the safe and stable operation of the refining units. Based on technological process of oil refining equipment, structural design of equipment and pipes, corrosive medium and materials, etc., the corrosion failures of impingement baffle in vacuum transfer line, reactor effluent pipeline at injection inlet of sulfuric acid alkylation unit, rich ammonium system in the top of sour water stripping tower, and tower wall in feeding zone of coking fractional column were respectively analyzed. The thinning of impingement baffle in vacuum transfer line eroded and corroded by naphthenic acid收稿日期：2016-03-26；修订日期：2016-07-03Received：2016-03-26；Revised：2016-07-03基金项目：中国石化科研项目（313070）；中海油炼化公司项目（LH00FW 2013-1094）Fund：Supported by SINOPEC Research Program (313070); CNOOC Refinery Co., Ltd Research Program (LH00FW 2013-1094)作者简介：段永锋(1979—)，男，硕士，高级工程师，主要从事石化装置腐蚀与防护研究。