８　防腐保温技术　２０１０年６月第１８卷第２期　

加氢装置设备常见腐蚀分析及防护措施　

孙树江　

（中国石油大连石化分公司机动设备处，辽宁大连１１６０３２）　

摘要　本文简要介绍了对于炼制高硫原油的加氢装置中设备常见的腐蚀，初步分析了腐蚀产　

生的机理并介绍了一些防腐措施。　

关键词　加氢装置腐蚀　防护措施　

Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｙｄｒ０ｇｅｎａｔｉ０ｎ　Ｐｌａｎｔ　

Ｓｕｎ　Ｓｈｕｊｉａｎｇ　

（ＣＮＰＣ　Ｄａｌｉａｎ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍ　Ｍｏｔｏｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｄｅｐｔ．，Ｄａｌｉａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１　１６０３２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａ　ｂｒｉｅｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ　ｐｌａｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ＳＯＵｒ　ｃｒｕｄｅ　ｏｉｌ　ｒｅｆｉｎｅｒｙ．Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａｓ－　

ｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ　ｐｌａｎｔ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　

１　前言　

加氢是当今石油化工领域中处理高硫油的主要　

途径和方式。随着国内炼油企业炼制进口高硫油的　

比例越来越大，新建的加氢装置也随之增多。各类　

加氢装置中尤以加氢裂化和渣油加氢装置的操作条　

件最为苛刻，反应器操作压力近２０　Ｍｐａ，反应温度　

也在４００　ｃ【＝以上。因此要搞好设备管理，必须对加　

氢装置的腐蚀状况及相应防护措施有一个全面的了　

解，对腐蚀做到早认识、早管理、早防护，不应有因腐　

蚀引起影响安全生产的事故发生。现就加氢装置中　

一些常见的设备腐蚀原因及防护措施作一浅析。　

２加氢装置常见的腐蚀形态　

２．１氢的腐蚀　

加氢装置中的设备不可避免地要处于氢的环境　

中，氢分子既小又活泼，再加上高温高压的操作条　

件，因此氢很容易渗入钢中并于钢中的成分发生反　

应。氢的腐蚀可以分为两类：高温氢腐蚀和氢脆。　

（１）高温氢腐蚀。表现为两种形式：一是表面　

脱碳，二是内部脱碳和开裂。以后一种的影响较大。　

内部脱碳是由于氢扩散到钢中发生反应生成甲烷，　

即：Ｆｅ　Ｃ＋２Ｈ　一ＣＨ　＋３Ｆｅ。甲烷在钢中的扩散能　

力很小，聚集于晶界孔隙附近，形成局部高压，造成　应力集中，使钢材产生龟裂、裂纹或鼓泡，导致钢材　

的强度和韧性显著下降。这种腐蚀是不可逆现象，　

也称永久脆化现象。　

（２）氢脆。所谓氢脆是由于氢残留于钢中所引　

起的脆化现象，即原子氢在高温高压状态下侵入钢　

中，使钢材晶体的原子结合力变弱，或者成为氢分子　

在晶界或夹杂物周边析出。产生氢脆的钢材其延伸　

率和断面收缩率都显著下降。氢脆的发生一般是在　

发生氢渗入后恢复到１５０℃以下时发生。如果在此　

温度上某一温度区间恒温一段时间析氢，则可以使　

氢较彻底的释放出来，钢材的力学性能仍可恢复，因　

此，氢脆是可逆的。　

２．２硫化氨的腐蚀　

在加氢装置中，由于原料中含有大量的硫，因此　

会有很多的Ｈ　ｓ腐蚀介质生成。Ｈ　ｓ的腐蚀可分为　

高温Ｈ　Ｓ腐蚀和低温湿Ｈ　Ｓ腐蚀。　

（１）高温Ｈ　Ｓ腐蚀。是指Ｈ　ｓ在氢气流中对　

设备和管道的腐蚀，氢在这种腐蚀中起到加速腐蚀　

的作用。当操作温度高于２４０　ｏＣ时，腐蚀速度将随　

着温度升高而显著升高，即影响高温Ｈ　ｓ腐蚀的主　

要因素是温度和Ｈ，Ｓ浓度。腐蚀的作用机理是：Ｆｅ　

＋Ｈ　Ｓ—Ｈ　＋ＦｅＳ，生成的ＦｅＳ是一种脆的易剥落的　

锈皮，在介质的流动下，ＦｅＳ层不断脱落，界面不断　

更新。

　孙树江：加氢装置设备常见腐蚀分析及防护措施　９　

（２）低温湿Ｈ　Ｓ腐蚀。是指在低温湿Ｈ　Ｓ的　

环境中，碳钢及低合金钢的设备和管道除了发生电　

化学腐蚀外，还可能发生以下几种形式的开裂损伤：　

（ａ）氢鼓泡（ＨＢ）：其机理是硫化氢腐蚀过程中　

析出的氢原子渗透到钢中，被钢中的夹杂物与其他　

的冶金缺陷处捕集形成分子氢，从而产生局部高压，　

最终导致界面开裂，宏观上表现为钢板表面向外隆　

起的鼓泡，即氢鼓泡。其形态如下页图１所示。　

（ｂ）氢致开裂（ＨＩＣ）：其机理是许多小的氢鼓　

泡裂纹相互连接起来，形成具有阶梯形貌特征的氢　

致开裂。钢中的ＭｎＳ夹杂物的带状分布将增加氢　

致开裂的敏感性。　

（ｅ）硫化物应力开裂（ＳＳＣ）：是由于Ｈ，ｓ腐蚀　

产生的原子氢渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致　

脆性，在外加拉应力或残余应力作用下形成开裂。　

它通常发生于设备的焊缝及热影响区的高硬度区。　

其形貌如图２所示。　

图１氢鼓泡形貌　

图２硫化物应力开裂形貌　

由于Ｈ２ｓ广泛存在于加氢装置的各个系统中，　因此加热炉、反应器及换热系统中都会有上述Ｈ：Ｓ　

的腐蚀发生。　

２．３连多硫酸的腐蚀　

连多硫酸（Ｈ　ｓＸｏ　，Ｘ＝３～６）是由于设备在含　

有高温Ｈ　ｓ的气氛下操作时生成了ＦｅＳ，而当设备　

停止运转或停工检修时，ＦｅＳ与出现的水分及进入　

设备的氧发生反应所生成。这种介质的腐蚀为晶问　

裂纹，多发生在装置停检时有水分进入设备表面，而　

且一般发生于有应力集中的部位，故称应力腐蚀开　

裂。连多硫酸腐蚀多发生于分馏系统的塔、罐及换　

热器中。　

３对付各种腐蚀应采取的防护措施　

３．１在设备的选材上加以防护　．　

对于加氢设备，由于某些部位操作条件苛刻，腐　

蚀介质种类多，造成多种腐蚀交织在一起，因此在设　

计阶段就应综合分析各部位可能发生的腐蚀而在选　

材上加以注意。例如：　

（１）对于高温高压的临氢设备，基本上使用　

２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢制造。因为此种钢具有良好的抗高　

温性能和抗氢腐蚀性能，同时为了抵抗Ｈ　ｓ的腐　

蚀，一般在设备内壁堆焊一层奥氏体不锈钢。　

（２）对于易发生连多硫酸腐蚀开裂的部位，一　

般选用超低碳钢（Ｃ≤０．０３％）或稳定型的不锈钢。　

采用奥氏体＋铁素体双相不锈钢对抵抗硫化物和氯　

化物应力腐蚀开裂有较好的使用效果。　

（３）对于可能发生氢鼓泡和氢致开裂的场合，　

在选用普通碳钢时，宜选用强度较低的钢。条件比　

较苛刻时，应尽可能选用专门的抗ＨＩＣ钢，如国内　

已开发成功的１６　ＭｎＲ（ＨＩＣ）。　

３．２在设备的制造和安装上加以防护　

设备的制造和安装质量对设备的防腐性能有直　

接的影响。许多情况下设备腐蚀引起开裂的事故，　

是由于开裂部位在制造时存在某种缺陷或者残余应　

力集中的原因。比如为了防止连多硫酸应力腐蚀开　

裂，在制造时应尽量消除或减轻由于冷加工和焊接　

引起的残余应力，必要时可在加工后进行固溶化热　

处理。设备和管线的焊缝是易发生腐蚀损伤的部　

位，因此在制造过程中一定要重视，有些要求进行消　

氢处理和焊后消除应力热处理的部位必须按规定执　

行。　

（下转第４２页）

　４２　防腐保温技术　２０１０年６月第１８卷第２期　

普通地面集输工程用管为２０＃碳钢，其机械性　解决了油管改造后与地面集输管道的连接问题。　

能指标见表５。　

表５　２０＃Ｃ钢管平均机械性能表　

从表５可以看出，闲置油管仍能满足地面集输　

管道工程机械性能要求。　

１．４．３　旧油管改造后可焊性分析　

油管材质为Ｊ５５、Ｎ８０、Ｐ１　１０、Ｃ９０，而埋地地面集　

输管道的材质一般为２０＃碳钢，两者的可焊性差别　

较大。在油管坡口为３Ｏ。～４Ｏ。角时，采用ＴＦＩＪ　５０６　

焊条，可以满足焊接要求。考虑到焊接要求较高，目　

前通过与哈尔滨焊接研究所研制出了油管与２０＃碳　

钢管材的焊接工艺，该对接过程在车间完成，出厂的　

经过改造的油管两端经材质转换后２０＃碳钢材质，　

１　１　２　结束语　

旧管道修复技术的实施，增加了管道的使用寿　

命。软管翻转法的工艺造价是新铺设一条相同钢管　

道的４８～５６％，另外该工艺不开挖、占地少、无污　

染，比挖沟换管工艺又节省了大量支付环保、占地赔　

偿等费用，而且该工艺可对难施工或无法重建的管　

线进行修复，例如架空、穿越河流的管线等。旧管道　

修复技术给企业带来了巨大的经济效益。　

参考文献　

［１］　美国《管道工业杂志》，１９９０年３月，１９９１年５月　［２］　美国《管道文摘杂志》，１９９０年１１月　［３］　宁克远．复合结构内衬技术在旧管道修复和新管线建　设中的应用．石油工程建设．１９９５，Ｎｏ．２　［４］　宁克远．旧管道内修复方案选择．管道技术与设备．　１９９５，Ｎｏ．７　

（上接第９页）　

３．３工艺防腐措施　

各练厂的经验证明，工艺防腐是重要且有效的　

防腐措施之一。不光对常减压装置，对于加氢装置　

也可根据工艺要求在分馏稳定系统的某些塔顶或管　

线部位注缓蚀剂，国内一些炼厂在这方面已经积累　

了一些有效的经验措施。　

３．４装置开停工时的保护措施　

反应系统在装置的开停工过程中必然要经历一　

个升温升压和降温降压的过程。如果升降温的速度　

过快，将会在设备内部产生巨大的内应力，从而为那　

些需要应力的腐蚀类型创造了条件，而且这种应力　

腐蚀有时会造成设备断裂介质泄漏等严重事故。因　

此操作规程中必须对开停工过程中的升降温有明确　

的规定，停工过程中为防止氢脆发生应规定一个恒　

温析氢过程。对停用设备应采取相应的保护措施。　

３．５加强在用设备的在线监测和检验工作　

对重要装置的重点部位采取定点监测及挂片试　

验，已经被许多炼厂采用，并取得了很好的防护效　

果。例如镇海石化自１９９７年以来陆续对其蒸馏、加　

氢裂化等七个重要装置的１５３８个点进行长期的定　

点跟踪测厚，多次发现管线异常减薄与用材错误，避　

免了因管线腐蚀穿孔而发生重大火灾事故。２００１　年大修时又在多套装置腐蚀严重部位挂了试片。　

对装置主要设备和管线进行定期检验是掌握和　

控制腐蚀状况的重要手段，这方面工作在各大炼厂　

越来越受到重视。　

４　结论　

４．１　要搞好加氢装置的设备管理工作，首先要对加　

氢装置中常见腐蚀的机理和防护措施有一个全面的　

了解，这样才能在管理实践中做到使腐蚀始终处于　

受控状态。　

４．２　针对各种腐蚀的防护措施，应由公司的设备　

管理部门组织专业人员制定一套全面而科学的措施　

规定，以便于各级管理人员和操作人员有章可循、有　据可查，使防腐工作规范化、综合化，从而提高整个　

企业的经济效益和安全效益。　

参考文献　

［１］　黎国磊．加氢设备与选材。洛阳石４￣．ｘ－程设计院　［２］　中国石油化工设备管理协会设备防腐专业组编著．石　油化工装置设备腐蚀与防护手册．中国石化出版社　［３］谈平庆．镇海炼化加工高硫原油防腐蚀技术．石油化　

工设备技术，２００１，

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