[发明专利]一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法

说明书

本发明涉及一种低合金钢在加氢装置空冷器系统腐蚀性能的评价方法，(1)模拟空冷器管束上部HCl‑H₂S‑H₂O环境腐蚀；测定低合金钢试样的HCl‑H₂S‑H₂O环境腐蚀速率；(2)模拟空冷器管束底部垢下腐蚀；记录垢下腐蚀程度；根据腐蚀速率和垢下腐蚀程度评价低合金钢在加氢装置空冷器系统腐蚀性能。本发明解决了加氢装置空冷器系统的安全性评价的问题，以及空冷器系统选材缺乏依据的难题，为石油炼化工业设备选材优化提供技术信息，排除现役设备的安全隐患。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法。

背景技术

随着原油的重质化、劣质化，以及深度加工、高质量和环保友好的要求，加氢技术得到了推广应用。加氢装置工程实践发现，即使依据现行的标准如SH/T/3096～2012《高硫原油加工装置设备和管道设计选材导则》、API RP 941～2016《炼油厂和石油化工厂用高温高压临氢作业用钢》等选材和应用后，加氢装置仍然发生腐蚀，尤其是换热器及其相连管道(统称为换热器系统)。由于炼化产品易燃、易爆，安全风险较高，因此，换热器系统腐蚀失效一直是石油炼化行业十分关注的问题。

经调研可知，加氢装置换热器系统输送的介质多元且复杂，包括烃类、气体(硫化氢、氯化氢、氨气和水蒸气等)和结垢相(NH₄Cl等)。介质流动输送过程中涉及反应、流动、传热、相变等过程协同作用。当热油气进入换热器系统后，温度逐步降低，蒸汽冷凝成水滴，氯化氢首先溶解在冷凝水中使pH迅速下降，形成酸性环境。针对管束漏点查找发现，发生泄漏的部位集中在管束的上半部分，主要是油气介质混有少量的冷凝水。泄漏原因在于材料发生了HCl-H₂S-H₂O环境的露点腐蚀。

另外，调研换热器系统检修情况可知，换热器系统部分管束内结垢严重，垢层下金属呈现凹坑甚至穿孔。垢层主要组分是NH₄Cl、NH₄HS和硫铁化合物。干燥的NH₄Cl和NH₄HS虽不具备腐蚀性，但会引起重大堵塞问题。NH₄Cl具备吸潮性，一旦潮解就会造成严重的垢下腐蚀；NH₄HS溶解后形成强酸环境，严重腐蚀金属。

综上所述，加氢装置换热器系统低温(小于200℃)腐蚀中，管程上部主要是HCl-H₂S-H₂O露点腐蚀，管程下部主要是铵盐垢下腐蚀。因此，建立一种在加氢装置换热器系统用低合金钢腐蚀性能评价方法具有现实意义，既有利于排查现有系统的安全隐患，又能够为选材的进一步优化提供技术信息，进而提高换热器系统的安全系数。

公开的发明专利“一种加氢装置分馏系统在线工艺防腐的方法”(公开号CN201910128352.8)，从公开内容看，是一种加氢装置分馏系统在线工艺防腐的方法。通过设置高效油水分离模块、预混合洗涤器、变径式径向洗盐芯管以及亲疏水纤维组合破乳-波纹强化快速油水分离器，完成对冷高压分离器、冷低压分离器中油相夹带的含高盐、高氨氮水的高效脱除，之后对混合低分油进行洗涤萃取、油水分离等过程，进而使进入分馏系统中的混合低分油中无机氯离子含量低于1mg/L。该方法降低了低分油中腐蚀性无机盐含量，避免后续分馏系统结盐。但是该专利不涉及换热器系统用金属材料的腐蚀性能，不能为设备安全性评价和选材优化提供有利信息。

公开的发明专利“防止NH₄HS冲蚀的加氢反应流出物空冷器系统优化方法”(公开号CN200910102149.X)，从公开内容看，通过注水量的优化、H₂S分压的优化、空冷器平均流速的优化和空冷器出口温度的优化，提供了防止NH₄HS冲蚀的加氢反应流出物空冷器系统优化方法。可避免REAC系统腐蚀失效，确保系统安全、稳定、长周期运行。该专利是从炼化工艺优化方面着手，不涉及空冷器系统用金属材料腐蚀性能，也未能提供一种空冷器用金属材料腐蚀性能的评价方法。