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加氢裂化装置的腐蚀与防护

发布时间:2019-10-18 17:14     编辑:高压反应釜厂家     点击次数:


        加氢裂化装置的主要腐蚀类型、部位、腐蚀机理及防护
 
  加氢裂化装置存在的主要腐蚀类型主要有:氢损伤(包括高温氢腐蚀、氢脆、氢致剥离)、高温H2+H2S腐蚀、连多硫酸腐蚀、Cr-Mo钢的回火脆性、高温S腐蚀、低温部位的H2S+H2O腐蚀、H2S+NH3+H2O腐蚀。
 
  1.氢损伤
 
  【定义】由于氢原子扩散进入金属本体或与金属反应引起金属材料性能的破坏称为氢损伤。
 
  【部位】氢损伤发生的主要部位在:高温、高压氢气环境下的反应系统设备和管线。
 
  【分类】氢损伤主要可以分为:氢脆、高温氢腐蚀和氢致剥离。
 
  (1)氢脆
 
  【定义】钢在临氢条件下使用,氢以原子状态扩散浸入晶格内、又以分子状态聚集于晶界或非金属夹渣物周围。
 
  【特征】物理过程,可逆的,称为一次脆化现象。材料的抗拉强度或硬度没有特别大的变化,但是在常温条件下材料的缺口强度或韧性降低,有时还产生裂纹。受到氢脆的材料经过脱氢处理后,如果没有产生裂纹,其延性和韧性都能得到恢复。
 
  (2)高温氢腐蚀
 
  【定义】氢在高温(T>220℃)高压下与合金中的夹杂物(碳合物F3C或固溶碳C)或合金添加物(如Si)发生化学反应,生成高压气体。从而导致钢材产生脱碳和结晶界裂纹。受到高温氢腐蚀的材料的抗拉强度和延性、韧性显著降低。
 
  【特征】高温氢腐蚀与氢脆性质完全不同,它是化学反应过程,具有不可逆性,称为永久脆化现象。高温氢腐蚀主要有2种形式:一是表面脱碳;一是内部脱碳。
 
  钢材与氢接触后可产生表面脱碳。表面脱碳不会产生裂纹,但材料的强度和硬度稍有下降,而延伸率增加。发生的主要反应有:Fe3C+2H2→CH4+3Fe。这一反应一般从钢的表面开始,逐渐向内部推进,生成的甲烷气体不易逸出,他们聚集在晶界或杂质周围,形成的局部压力可高达几千大气压以上,因此,不仅钢的表面和里层脱碳脆化,而且还发展为严重的鼓泡开裂。钢中的固溶的碳也会与钢中溶解的氢反应:C+4H→CH4;Si+4H→SiH4。
 
  高温氢腐蚀的特点是要经过一个潜伏期,根据材料和环境条件的不同,潜伏期短可几个小时,长则数年。钢材受到高温氢腐蚀后,表面的尺寸变化很小,主要是降低材料屈服强度和冲击韧性,从而引起材料开裂。钢材发生氢腐蚀的温度和压力有一个组合条件,及潜伏值,超过这个极限值,就会发生氢腐蚀
 
  【影响高温氢腐蚀的主要因素】
 
  温度、压力和暴露时间的影响。温度越高或者压力越大高温腐蚀的起始时间就越早。
 
  合金元素和杂质元素的影响。
 
  热处理的影响。钢的抗氢腐蚀的性能与钢的显微组织也有密切关系。
 
  应力的影响。应力值越大,腐蚀越强。
 
  (3)氢致剥离
 
  【定义】氢在高温高压下扩散进入钢中,当设备检修或冷却过程中,温度降低至150℃以下时,由于氢气来不及向外释放,钢中吸藏了部分氢气,在一定条件下就会产生堆焊层与母材的开裂现象。
 
  (4)氢损伤的防护措施
 
  严格控制降温、降压速率,不能过大。降温速率:20~25℃/h,降压速率:1.0~1.5MPa/h。(可以很好的防治氢脆、氢致开裂)。
 
  控制材料的杂质元素的含量,焊后热处理。
 
  根据最新版本的纳尔逊曲线选择抗氢腐蚀材料。严禁设备超温、超压。

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