石油化工設備防腐的有效策略

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摘要：在化工生產中，石油化工設備是比較常見的生產設備，在使用的過程中，由于存在多方面的影響因素，設備很容易被腐蝕。設備出現腐蝕問題后，對其生產能力、設備性能以及使用年限等都會產生較大的影響。如果腐蝕問題得不到有效的解決，會對設備自身的使用產生不利，嚴重的話會引起大的安全事故，造成人員以及財產方面的損失。所以，需要充分重視石油化工設備的防腐工作，以增強其抗腐蝕性能。鑒于此，文章主要從設備防腐的必要性以及腐蝕類型與機理出發(fā)，對石油化工設備腐蝕原因以及防腐措施進行了分析，以供參考。

關鍵詞：石油化工設備；腐蝕；類型；防腐措施

由于石油屬于化學產品，其自身的化學性質會受到多方面因素的影響，其中腐蝕性比較常見。所以，在石油化工生產過程中，容易存在設備的腐蝕問題，對石油化工設備的構造產生破壞，影響其正常使用，最終對化工生產的效益產生不利的影響[1]。另外，如果石油化工設備出現腐蝕，就容易引起化學物的泄漏，這樣對周圍環(huán)境也會產生污染，危害人體健康。所以，在石油化工生產中，需要有效加強有關設備的防腐工作，使設備的使用時限得到延長。

1石油化工設備防腐的必要性

石油化工設備一般所處的環(huán)境是在暴露的空氣中，其中空氣、水分等物質與暴露在外的設備發(fā)生化學反應產生腐蝕，進而使設備的性能以及物理性質等受到影響，這樣設備的使用年限就會縮短，對石油化工生產的正常進行產生阻礙，嚴重的話會引發(fā)重大安全事故[2]。從實踐工作來看，這類設備的腐蝕問題是石油化工企業(yè)生產質量下降的主要原因，對最終生產效益的提升產生不良影響，不利于這類企業(yè)的長遠發(fā)展。另外，在實際發(fā)生的石油化工爆炸安全事故中，有很多是因為腐蝕問題導致設備中的化學物質泄漏，進而遇到明火發(fā)生爆炸，出現這樣的問題后，會對周圍環(huán)境以及人體健康產生危害。因此，必須要采取合理的措施加強石油化工設備的防腐性，提高其設備使用性能和壽命，這樣腐蝕問題能夠得到及時控制，保證石油化工生產的安全性。

2石油化工設備腐蝕類型與機理

2.1低溫HCl-H2S-H2O型腐蝕

這種類型的腐蝕主要出現在常減壓塔頂部、裝置初餾塔以及塔頂冷凝冷卻器系統(tǒng)中。常壓塔的塔頂和內部的構件材料如果是OCrl3，通常腐蝕點會出現在浮閥位置。如果從設備整體而言，腐蝕嚴重性最高的是冷凝冷卻器，相比較油水分離器、后冷器比較輕。發(fā)生腐蝕的機理一般是：原油具有較高的含鹽度，在進行生產加工的過程中，溫度和濕度條件一定時，成酸無機鹽會出現較強的水解反應，從而產生HCl，然后在蒸餾的過程中與硫化物進行加熱分解，進而產生H2S，與原油中的輕組分共同揮發(fā)進入到分餾塔頂部和冷凝冷卻器中，這樣設備就會出現腐蝕。

2.2低溫HCN-H2S-H2O型腐蝕

這種類型的腐蝕不僅僅是原油具有較高的含鹽量，同時其中含有的硫化物也具有較強的腐蝕性，化工生產中的加熱以及催化分解等過程中反應出硫化氫。另外，原油中含有的氮化物也會發(fā)生裂解反應，進而形成一定的氰化氫以及氨氣，這樣就會形成HCN-H2S-H2O的腐蝕環(huán)境，進而使相應的設備出現腐蝕[2]。腐蝕機理一般為：硫化氫會在水中離解，設備的鋼材料與H2S的水溶液之間發(fā)生電化學反應，反應后陽極會形成硫化鐵，出現設備一般腐蝕。而在陰極發(fā)生反應，產生的物質會向鋼材料的其他區(qū)域進行延伸、滲透，使設備出現氫鼓泡等情況，這樣就會形成較為嚴重的硫化物應力腐蝕。

2.3高溫S-H2S-RSH-RCOOH型腐蝕

這種類型的腐蝕主要存在于化工設備的分餾塔、加熱管、重油管線以及內部管線換熱器中。環(huán)烷酸的沸點與輕油餾分沸點差不多，其油溶性特征使得銹蝕層不容易產生。這種腐蝕機理主要為：環(huán)烷酸和腐蝕產物之間發(fā)生化學反應后，會破壞對設備原來起到保護效用的硫化鐵膜層，這樣其金屬表面就會長時間暴露在外而發(fā)生腐蝕，同時游離的硫化氫也會再次引起腐蝕。這類腐蝕會受溫度較大影響，并且原油自身的流動速度也會對之有一定的影響，流速一般和腐蝕力度之間存在正比關系，在相關設備的泵葉輪、焊接加強件、蒸汽注射噴嘴等具有較大渦流度的部位會出現比較突出的腐蝕問題。

2.4己二酸生產中的腐蝕類型

在己二酸生產中，腐蝕的類型一般有介質和形式兩大類。從腐蝕介質的角度來講，包含四種腐蝕。一是硝酸介質腐蝕，通常是在氧化氮氣體回收環(huán)節(jié)以及硝酸濃縮環(huán)節(jié)的蒸發(fā)類設備上出現；二是磷酸介質腐蝕，一般是在注入磷酸的系統(tǒng)管道中出現；三是硝酸—己二酸介質腐蝕，一般在氧化反應環(huán)節(jié)和己二酸的結晶環(huán)節(jié)中出現；四是環(huán)境腐蝕，通常是因為存在滴、漏等問題而引起裝置構筑物出現腐蝕。另外，從腐蝕形式的角度來講，生產中的腐蝕主要包含晶間腐蝕、縫隙腐蝕以及疲勞腐蝕。縫隙腐蝕通常是在含硝酸氧化氮氣體的冷凝設備密封面上出現；疲勞腐蝕一般在因蒸汽加熱引起汽錘振動的設備上出現。

3腐蝕原因分析

3.1發(fā)生化學反應引起腐蝕

在石油化工生產中，通常想要獲得相應的化學產品，需要在其中加入一些特定的化學試劑，進而提取石油中的物質，或者使其形成另外的化學物質。加入的化學試劑自身可能具有腐蝕性，而產生的化學物質或者氣體也會存在一定的腐蝕性，這種就主要是因為化學反應而出現腐蝕。上述不同類型的腐蝕問題就是因為發(fā)生相應的化學反應而出現的。同時，石油化工的生產需要較長的時間，設備需要長時間運轉，與具有腐蝕性的物質進行直接接觸，其設備表面會出現腐蝕。這會對設備結構的性能產生影響，容易發(fā)生化學產品泄漏，對環(huán)境和人體都會產生較大的危害。

3.2設備自身問題引起腐蝕

設備在石油化工生產中是不可缺少的硬件條件，所以有關腐蝕問題和設備材料選擇之間存在較大的關聯(lián)。石油化工生產過程具有較高的復雜性，對其相關設備的選擇，其抗腐蝕性能指標非常關鍵，設備材料選擇不同，性能也會存在差異。比如，設備材質是鐵還是不銹鋼，雖然在外觀上沒有大的差別，但是從微觀結構角度來講，具有較大的差異，所以兩者在抗腐蝕性方面也有不同的表現。這是設備材質本身對抗腐蝕性的影響。另外，設備金屬材料自身的質量也是影響其抗腐蝕性的一個因素。材料質量如果較差，沒有單獨的保護膜層，其抗腐蝕性較差，這樣設備的使用年限下降，遠遠達不到石油化工生產的需要。同時，一些化工企業(yè)在設備采購方面的資金投入不足，所以，采購設備的過程中，對其抗腐蝕性要求不夠嚴格。為了節(jié)省資金，設備自身性能無法達到使用要求，大大增加了出現腐蝕的可能性，這樣化工生產的質量和安全都沒有可靠的保證，最終對石油化工生產效益產生不利影響。再者，設備在投入使用之后，缺乏一個良好的工作環(huán)境。化工生產設備一般都需要長時間暴露在較為惡劣的環(huán)境中進行工作，這樣會使設備的老化速度加快，發(fā)生腐蝕的可能性也會大大增加。并且一些化工生產企業(yè)對此類設備缺乏健全的維護保養(yǎng)機制，設備質量的檢測周期設置不夠合理，使設備的使用壽命縮短。最后，對于一些大型的石油化工設備來講，企業(yè)投入較大，如果其中某些部件出現損壞，在更換時使用的部件與原部件質量不一，這樣就會使設備整體的性能下降，增大設備被腐蝕的幾率。

3.3腐蝕氣體、液體流動速度引起

在化工生產中，石油化工設備的腐蝕問題還與氣體、液體的流動速度存在關聯(lián)。這主要是由于在生產過程中，原油自身可能存在腐蝕性物質，加入的化學試劑也有一些具有腐蝕性，在相應的條件下發(fā)生化學反應后，產生的一些物質也會具有較強的腐蝕性以及污染性。氣體或者液體在出現之后，和化工設備材料之間發(fā)生腐蝕，氣體、液體如果具有較快的流動速度，就會加大設備材料的腐蝕面積。同時，在接觸到設備的過程中，具有腐蝕性的氣體和液體也會和設備內壁之間產生一定的摩擦，設備在化學腐蝕以及摩擦力的共同作用下，內部的結構和表層保護膜都會發(fā)生一定的損壞，流動速度越快，腐蝕的面積越大，腐蝕情況越嚴重。

4石油化工設備防腐策略

4.1化學反應類設備防腐

面對化學反應類的設備腐蝕問題，可以使用“一脫四注”的防腐技術。首先，采取原油脫鹽的方式，將一定量的鹽加入到原油中，使其和水發(fā)生分解反應，進而產生硫化氫氣體，這樣就會形成HCl-H2S-H2O環(huán)境的腐蝕介質，在冷凝系統(tǒng)以及常壓塔頂塔盤出現腐蝕問題，原油脫鹽結束后，化工生產中減少硫化氫的添加，就能夠減少腐蝕。另外，進行“四注”，也就是在化工生產的過程中，將堿、氨、緩蝕劑以及堿性水添加到設備內部，從而達到防腐的效果。HCl-H2S-H2O環(huán)境下的防腐經過“一脫四注”后，可以升級設備材質，內襯使用S22053雙向鋼，或者升級為NO8367超級不銹鋼。也可以針對原油中有機氯增加的情況對空冷器設備選用鈦制材料。針對HCN-H2S-H2O型的腐蝕問題，主要從工藝防腐和材料防腐兩點入手：工藝防腐主要是通過水洗法脫除掉氰化物，加入一定量的多硫化物有機緩蝕劑隔離開化工設備和氰化物；材料防腐方面，可以使用750度317焊條加鉻鉬鋼共同進行熱處理，達到良好的防腐效果。針對S-H2S-RSH-RCOOH型腐蝕問題，主要從材料防腐的角度入手，使用鉻-鎳-鉬-鈦鋼一類的耐腐蝕材料，使其在腐蝕環(huán)境下有較好的耐腐蝕性，抵抗環(huán)烷酸、硫、氯腐蝕。塔內構件的防腐，可以使用原油注堿的方式，中和環(huán)烷酸，以降低原油的酸性。同時，對油線管徑適當增大，以減小氣體、液體流速，增強抗腐蝕性。

4.2己二酸生產中硝酸腐蝕防護

在己二酸生產中，硝酸腐蝕是最主要的問題。這一方面的防腐工作，主要是針對硝酸生產車間環(huán)境、金屬構件、硝酸設備以及管材等的腐蝕進行防腐設置。首先是從耐強腐蝕酸性介質要求出發(fā)，對耐腐材料以及防腐方案進行合理的確定，進而保證能夠滿足不同腐蝕環(huán)境下的防護要求。可以使用改性乙烯基酯系列的防腐材料，生產車間在處理了地面、橫梁、立柱等表面后，使用改性乙烯基酯玻璃鋼作為防腐隔離層，同時使用改性乙烯基酯耐酸防腐砂漿找平，面層使用這一類的膠泥粘接耐酸鑄石板形成隔離防護。對于金屬構件，打磨處理其基體表面，然后使用乙烯基酯滲透底漆進行封閉，再刷二道防腐中間漆。另外，有關硝酸設備以及管線腐蝕問題的防護，可以結合腐蝕情況變化曲線對金屬材料進行合理的選擇，比如稀硝酸可以使用白鋼304L材質，濃硝酸可以使用純鋁材質。然而，在實際生產中，工藝的介質條件復雜性較高，且硝酸的濃度具有較大變化，耐腐蝕材料，會存在非耐腐蝕區(qū)濃度介質，生產中設備以及管線也會出現不同的腐蝕現象。因此，依照現階段生產中硝酸腐蝕的現況以及生產防護需求，硝酸生產以及儲運設施需要進行良好的監(jiān)測，實施科學化的管理。

4.3合理選擇石油化工設備

設備自身的質量和性能會對石油化工生產的腐蝕問題產生直接的影響，所以，在防腐工作中，為了確保設備在生產使用中的耐腐蝕性和安全性，需要對設備自身的質量進行良好的控制。首先，對設備的材質進行合理的確定，選擇具有較強抗腐蝕性的材質，從根本上降低化工生產出現設備腐蝕的情況。另外，對采購設備的質量進行嚴格的把控，一些化工企業(yè)為了減少成本支出，在選購設備時，對質量的控制不夠嚴格，一些質量檢測指標并沒有嚴格按照國家的標準要求進行，設備自身存在質量缺陷，因而容易在生產中出現腐蝕。所以，采購環(huán)節(jié)要制定嚴格的質量檢測標準，加強對設備防腐性能的考查，保證化工設備自身的質量安全。再者，需要適當增加石油化工設備的投入，在資金方面有了良好的保證，設備自身的質量就會有更高的保證，降低出現腐蝕的可能性。

4.4強化相關人員的防腐觀念

在實際的石油化工生產中，有關設備的防腐工作與相關人員的思想觀念有較大的關聯(lián)，所以，為了更好地推進設備防腐工作，需要進一步強化相關人員的防腐意識，確保工作人員能夠嚴格依照工藝流程開展生產活動和設備防腐操作。在以往的生產過程中，存在因為人員操作不當引起設備腐蝕的問題，對此，可以制定完善的管理規(guī)章，對相關人員的操作行為進行指導和約束。另外，合理地制定人員教育培訓方案，對其進行定期培訓，從思想上對相關人員進行防腐知識教育，使其全面了解有關設備防腐的知識，認識到防腐工作的重要性，提升這方面的思想意識。再者，企業(yè)也需要對設備防腐加強監(jiān)督管理，通過相應的監(jiān)督機制以及獎懲機制，對工作人員形成督促作用，監(jiān)督其操作的規(guī)范性，并結合獎懲制度，調動工作人員防腐的主動性，進而更好地提升設備防腐效果。

4.5加強設備防腐管理

在生產過程中，加強設備防腐主要從幾個方面入手：首先，需要對化工設備的腐蝕情況進行定期檢查，如果在檢查過程中發(fā)現設備腐蝕隱患或者已經產生腐蝕破損的情況，需要及時將具體情況報告給有關人員，并制定出合理的防護解決方案，避免出現大的安全事故。同時，設備維修人員還要強化設備的維護管理，定期檢修的過程中，需要仔細檢查設備部件的微腐蝕情況，及時清除腐蝕隱患。檢查的周期可以設置周次小檢，月次大檢，并嚴格依照計劃執(zhí)行，通過有效的設備維護管理降低腐蝕發(fā)生的幾率。另外，需要利用生產班組前后例會加強人員的思想教育，全面落實安全生產理念，對設備的防腐采取責任制，執(zhí)行到人，設備在運行的過程中，如果出現人為因素的腐蝕問題，就需要及時追溯原因和責任人，并根據情節(jié)的嚴重程度，實施相應的懲罰，以起到警示作用，提高生產過程的設備防護效果。再者，要做好設備工作環(huán)境的防腐管理，定期進行通風除塵操作，對石油化工生產中設備表層上存在的粉塵、殘留液體、其他物質等進行徹底清理。同時注意對腐蝕嚴重的設備部件進行及時更換，部件更換的質量要符合相應的標準要求，確保設備整體的運行不會受影響。

4.6做好腐蝕介質的隔離

在石油化工生產中，腐蝕環(huán)境不可避免地存在，這主要是因為原油中可能含有腐蝕物質，化學反應中添加、產生的物質中也可能會存在腐蝕物質，對設備產生腐蝕危害，所以，需要盡可能避免設備和腐蝕介質的接觸。實際生產中，設備與腐蝕介質之間無法做到完全不接觸，因此，可以在設備表面涂抹防腐保護層，以此阻隔腐蝕介質和設備的直接接觸。這項工作是防腐中的重點內容，設備表面做好防護，才能盡可能地降低設備內部的腐蝕影響。防腐涂料比較常用的是油漆，包括環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂等。涂抹保護層之前，要對設備自身材質特性、腐蝕機理以及可能接觸到的腐蝕性物質進行全面了解，同時根據實際情況確定保護層的厚度。通常來講，設備在投入使用之前，需要使用具有較強防腐性的材料，比如防腐劑涂抹在設備的表面，直接阻隔設備和腐蝕材料的接觸。另外，需要注意，對設備表面粗糙度進行處理，使用合理的方法處理設備部件表面的銹蝕以及坑洼問題，提高設備表面的光滑度。完成這一處理之后，對其表面需要進行檢測，查看表面的有關指標是不是達到了標準要求，并且注意控制設備表面的干燥度和清潔度，防止雜質和水分加快設備腐蝕。再者，對化工設備的使用要進行實地考察，根據設備和環(huán)境的實際情況對防腐試劑的使用進行合理確定，結合石油化工設備的不同結構，明確合適的防腐材料以及噴涂方法。

5結語

總而言之，在石油化工生產中，設備由于存在多方面因素的影響，很容易被腐蝕。設備被腐蝕后對其生產能力、設備性能以及使用年限等都會產生較大的影響，所以，有必要進行設備防腐。通過分析設備腐蝕的類型、機理以及原因，采取合理的措施加強設備防腐工作，這樣能夠較好地提升化工生產的安全性。

參考文獻:

[1]高瑜,郝粉青.淺析石油化工設備防腐的有效措施[J].石油石化物資采購,2021(31):19-21.

[2]程先步.試論石油化工設備防腐的有效措施[J].中國石油和化工標準與質量,2020(1):46-47.

作者：龔旭鵬 單位：唐山中浩化工有限公司