在石油化工产业的生产过程中会产生大量的硫元素,硫元素的含量如果持续增长,则会对所处环境之中的设备造成腐蚀影响,即便是经过脱硫处理后,原油的后续生产过程中,硫元素依然会持续产生,当其与氢元素结合后则生成硫化氢,对石化设备会造成进一步的腐蚀。
1.石油化工设备受湿硫化氢腐蚀的主要原因
1.1氰化氢的腐蚀因素
石油化工设备所处环境中如果硫元素含量过高,则会加大腐蚀现象发生概率和腐蚀的程度,使设备的正常运行和安全性都受到一定影响,因此需要找寻腐蚀原因,结合化学反应的特点和原理可以发现,在生产过程中使用的原油其中含有硫元素和氮元素,而硫元素就是生成硫化氢的主要成分,氮元素则会生成氰化氢。当石油化工设备处于湿硫化氢浓度较高的环境中时,会加剧氰化氢的腐蚀效果和进程,并且通过对该元素分析和试验表明,氰化氢在硫化氢溶液中可以直接溶解硫化铁,这就意味着在湿硫化氢环境中,氰化氢会对设备表面的硫化铁保护膜进行较为直接的破坏,造成腐蚀现象加剧的结果。由于石油化工设备以钢材居多,钢材的强度会受到硫、氮、氢三种元素的直接影响,而硫化氢会对着三种元素造成侵蚀,导致钢材发生脆化现象,一旦外部施加压力,则容易对已经脆化的钢材造成破坏。
1.2温度的变化因素
硫化氢对石油化工设备的腐蚀情况会受到温度变化的直接干预,当达到一定温度时会加快腐蚀的速度并加剧腐蚀的程度,而低温则会使设备腐蚀状况减缓,因此需要从温度变化的角度出发,对湿硫化氢环境腐蚀石化设备的因素和具体情况进行分析。经过试验和研究表明,温度变化对石油化工设备受硫化氢腐蚀程度的影响因素较为复杂,钢材是石化设备的主要材料,在外部环境保持恒定不变的情况下,其受到腐蚀的程度会呈现稳定的推进过程,但是当外部温度持续升高,腐蚀的程度和速度就会有明显提升趋势,但并不是温度越高腐蚀速度就越快,当温度高于110℃时,钢材受腐蚀的速度就会停止,腐蚀速度的提升期主要处于50℃至85℃之间,在次温度范围内,钢材受硫化氢腐蚀的速度明显加快,而85℃至110℃区间,腐蚀速度会呈逐渐下滑趋势。
2.湿硫化氢环境中石油化工设备腐蚀问题的防护措施
2.1对设备的制作和安装工艺进行优化
通常石油化工设备的腐蚀都是从焊接部位开始的,要想实现对设备的有效防护,则需要从这个方面入手,做好石化设备焊接部位的防腐工作,可以抑制腐蚀问题的发展给设备整体结构所带来的影响。在对焊接部位进行防腐处理的过程中,可以从以下几个方面入手,首先是降低焊接部位的合金含量,这样就能从根本上使硫化氢对结构的反应程度减轻。其次是在对石化设备进行焊接工作时,应当做好散热处理,防止焊接位置因温度过高产生的应力产生开裂,而增加此位置被腐蚀的概率。最后是要保证焊接位置的强度,结合设备实际情况对接缝处的硬度进行妥善控制。
为了进一步提升焊接位置质量,确保此位置不会被腐蚀,应当从制作和安装工艺的创新优化入手,在焊接作业全面展开之前,应当对人员的技术水平和能力进行核查,确保操作人员具备良好的职业资格,并接收上岗前的专业和系统培训,明确施工流程和工艺操作方式,并能够熟练操作专业的焊接设备,确保焊接位置的质量良好。同时应当对辅助材料的质量严格把控,材料质量是影响焊接部位强度的关键因素,因此需要在作业开始前对辅助材料进行检查和检测,确保其符合施工规范和相关行业标准。另外,还要加大对焊接过程中的监督检查力度,相关管理人员应当监督焊接工作的全过程,并落实责任到人的制度,强化作业过程的管控效果,检查焊接过程中电流是否符合标准、结构是否焊接完全、有无缝隙存在、外观是否存在破损等,从而最大限度的控制石化设备焊接质量。
2.2对石化设备主体材料进行妥善选择
工作人员应当以实际情况为准选择不同的石化设备的主体材料。而石化设备的表面材料也就是外壳材料是最为重要的,根据相关研究表明石化设备的表面材料在选择时可以按照50mg每升的硫化氢浓度作为标准,当硫化氢浓度大于该标准时,工作人员可以选择碳锰钢或者选择碳钢以及复合钢板作为石化设备的外壳材料;当外部环境中硫化氢浓度在50mg以下时,可以选择碳锰钢以及碳钢作为石化设备的主体材料。因石化设备的主体材料大部分都是钢材,不论是碳锰钢还是复合钢板,如果其中的锰、磷、硫等元素含量和标准存在差异,不但会对钢材自身强度产生影响,甚至还会加快湿硫化氢环境中石化设备的腐蚀速度。所以,工作人员在选择石化设备的主体材料时,应当着重检查钢材中所含有的硫元素以及锰元素等含量,确保其质量符合相关要求。
2.3采取有效的防腐措施
为加强石化企业的防腐工作力度,工作人员可以从下述几个方面入手。一是设计方面。工作人员在对石化设备的整体结构进行设计时,应当着重注意石化设备整体结构的均匀性,以此种方式最大限度降低石化设备表面出现各类腐蚀现象的概率。二是在石化设备表面涂抹防腐层。工作人员应当根据硫化氢以及氰化氢的化学特性,选择和硫化氢、氰化氢不发生反应的涂层材料,并将此种材料均匀涂抹在石化设备的表面,使石化设备和外部环境中的硫化氢、氰化氢形成有效隔离层,防止其和石化设备表面接触。
结语:石化产业是当前经济结构中的重要组成部分,在其生产过程中,不可避免地会产生硫化氢,因此在湿硫化氢环境下做好石化设备的防护工作是尤为必要的,相关人员可以从优化焊接工艺,制作工艺、合理选择主体材料、涂抹防腐层等方面入手,加强石化设备的防腐性能,推动石油化工产业更好的发展。
参考文献:
[1]李召东,司讷.对石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(20):135-137.
[2]安智远.石油化工设备在湿硫化氢环境中的腐蚀与防护[J].设备管理与维修,2022(02):122-124.