高溫H2-H2S腐蝕
一、腐蝕部位及形態(tài)
存在于加氫精制及加氫裂化裝置高溫(300--420℃)的反應(yīng)器容器、加熱爐管及工藝管線。腐蝕形態(tài)為H2S對鋼的化學腐蝕。在富氫的環(huán)境中,90%~98%的有機硫?qū)⑥D(zhuǎn)化為硫化氫。在氫的促進下可使H2S加速對鋼材的腐蝕。在富氫環(huán)境中,原子氫能不斷侵入硫化物垢層中,造成垢的疏松多孔,使金屬原子和H2S介質(zhì)得以互相擴散滲透,因而H2S的腐蝕能不斷進行。
二、腐蝕反應(yīng)
各種鋼材的H2-H2S的腐蝕速率可按庫柏·高曼(Couper Gtorman)曲線查出。圖1是以石腦油為稀釋劑的H2S-H2對碳鋼的腐蝕速率。若以柴油為稀釋劑,H2S-H2對碳鋼的腐蝕速率則應(yīng)乘以1.896倍(腐蝕加重)。若采用Cr-Mo鋼,其腐蝕速率將隨著含Cr量的增加而降低,則需乘以Fcr系數(shù)(表1)。圖2為H2S-H2對18-8型不銹鋼的腐蝕速率,當用Cr12%型鋼,則乘以6.026系數(shù)。
三、腐蝕影響因素
1、濃度
H2S含量在1%(體積分數(shù))以下時,隨著H2S濃度的增加,腐蝕急劇增加。
2、溫度
當溫度在315~480℃時,溫度的高低是影響腐蝕速率的主要因素。隨著溫度的提高,腐蝕速率將急劇增加,此時溫度每增加55℃,腐蝕速率大約增加2倍。
3、時間
H2S-H2的腐蝕速率隨著腐蝕時間的增長而逐漸下降,超過500h的試驗數(shù)據(jù)比短時間的腐蝕數(shù)據(jù)小2~10倍。圖1及圖2中的腐蝕速率試驗時間均超過500h,有的接近25000h。
四、防護措施及材料選用
高溫H2S-H2腐蝕環(huán)境以材料防腐為主。
1、根據(jù)壓力容器的設(shè)計溫度及硫化氫濃度(體積分數(shù)或摩爾分數(shù)),從腐蝕圖中查取腐蝕速率。當腐蝕速率超過0.2mm/a時,應(yīng)選取更好的材料或選用不銹鋼復(fù)合板或采用堆焊不銹鋼結(jié)構(gòu),基材按抗氫鋼選用鉻鉬鋼。
2、不銹鋼復(fù)合鋼板的覆層可根據(jù)設(shè)計條件選用0Cr13、0Cr18Nil1Ti或00Cr17Nil4Mo2等低碳不銹鋼板,覆層厚度最少為3mm。
3、不銹鋼堆焊層宜選用雙層,雙層堆焊的過渡層為00Cr25Ni13(E309L),表層為00Cr20Ni0Nb(E347NbL)。
4、操作溫度≤250℃時,在H2-H2S介質(zhì)中選用碳鋼和低合金鋼可滿足操作的要求。
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