[發明專利]一種低合金鋼在加氫裝置換熱器系統腐蝕性能的評價方法

在審

• 申請號: 202110794222.5
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113567328A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 艾芳芳;陳義慶;李琳;高鵬;鐘彬;王儲;蘇顯棟;傘宏宇
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 王金旗

本發明涉及一種低合金鋼在加氫裝置空冷器系統腐蝕性能的評價方法，(1)模擬空冷器管束上部HCl?H₂S?H₂O環境腐蝕；測定低合金鋼試樣的HCl?H₂S?H₂O環境腐蝕速率；(2)模擬空冷器管束底部垢下腐蝕；記錄垢下腐蝕程度；根據腐蝕速率和垢下腐蝕程度評價低合金鋼在加氫裝置空冷器系統腐蝕性能。本發明解決了加氫裝置空冷器系統的安全性評價的問題，以及空冷器系統選材缺乏依據的難題，為石油煉化工業設備選材優化提供技術信息，排除現役設備的安全隱患。

技術領域

本發明涉及金屬材料領域，特別涉及一種低合金鋼在加氫裝置換熱器系統腐蝕性能的評價方法。

背景技術

隨著原油的重質化、劣質化，以及深度加工、高質量和環保友好的要求，加氫技術得到了推廣應用。加氫裝置工程實踐發現，即使依據現行的標準如SH/T/3096～2012《高硫原油加工裝置設備和管道設計選材導則》、API RP 941～2016《煉油廠和石油化工廠用高溫高壓臨氫作業用鋼》等選材和應用后，加氫裝置仍然發生腐蝕，尤其是換熱器及其相連管道(統稱為換熱器系統)。由于煉化產品易燃、易爆，安全風險較高，因此，換熱器系統腐蝕失效一直是石油煉化行業十分關注的問題。

經調研可知，加氫裝置換熱器系統輸送的介質多元且復雜，包括烴類、氣體(硫化氫、氯化氫、氨氣和水蒸氣等)和結垢相(NH₄Cl等)。介質流動輸送過程中涉及反應、流動、傳熱、相變等過程協同作用。當熱油氣進入換熱器系統后，溫度逐步降低，蒸汽冷凝成水滴，氯化氫首先溶解在冷凝水中使pH迅速下降，形成酸性環境。針對管束漏點查找發現，發生泄漏的部位集中在管束的上半部分，主要是油氣介質混有少量的冷凝水。泄漏原因在于材料發生了HCl-H₂S-H₂O環境的露點腐蝕。

另外，調研換熱器系統檢修情況可知，換熱器系統部分管束內結垢嚴重，垢層下金屬呈現凹坑甚至穿孔。垢層主要組分是NH₄Cl、NH₄HS和硫鐵化合物。干燥的NH₄Cl和NH₄HS雖不具備腐蝕性，但會引起重大堵塞問題。NH₄Cl具備吸潮性，一旦潮解就會造成嚴重的垢下腐蝕；NH₄HS溶解后形成強酸環境，嚴重腐蝕金屬。

綜上所述，加氫裝置換熱器系統低溫(小于200℃)腐蝕中，管程上部主要是HCl-H₂S-H₂O露點腐蝕，管程下部主要是銨鹽垢下腐蝕。因此，建立一種在加氫裝置換熱器系統用低合金鋼腐蝕性能評價方法具有現實意義，既有利于排查現有系統的安全隱患，又能夠為選材的進一步優化提供技術信息，進而提高換熱器系統的安全系數。

公開的發明專利“一種加氫裝置分餾系統在線工藝防腐的方法”(公開號CN201910128352.8)，從公開內容看，是一種加氫裝置分餾系統在線工藝防腐的方法。通過設置高效油水分離模塊、預混合洗滌器、變徑式徑向洗鹽芯管以及親疏水纖維組合破乳-波紋強化快速油水分離器，完成對冷高壓分離器、冷低壓分離器中油相夾帶的含高鹽、高氨氮水的高效脫除，之后對混合低分油進行洗滌萃取、油水分離等過程，進而使進入分餾系統中的混合低分油中無機氯離子含量低于1mg/L。該方法降低了低分油中腐蝕性無機鹽含量，避免后續分餾系統結鹽。但是該專利不涉及換熱器系統用金屬材料的腐蝕性能，不能為設備安全性評價和選材優化提供有利信息。

公開的發明專利“防止NH₄HS沖蝕的加氫反應流出物空冷器系統優化方法”(公開號CN200910102149.X)，從公開內容看，通過注水量的優化、H₂S分壓的優化、空冷器平均流速的優化和空冷器出口溫度的優化，提供了防止NH₄HS沖蝕的加氫反應流出物空冷器系統優化方法。可避免REAC系統腐蝕失效，確保系統安全、穩定、長周期運行。該專利是從煉化工藝優化方面著手，不涉及空冷器系統用金屬材料腐蝕性能，也未能提供一種空冷器用金屬材料腐蝕性能的評價方法。