典型石化材料在H2S环境下的腐蚀
2011-10-01 00:00:00
作者：刘智勇 李晓刚 来源：《腐蚀防护之友》
创新性
通过上述研究取得了多项创新性结果。
（1）积累了16Mn（抗HIC）钢在湿H2S介质的应力腐蚀行为数据，发现pH范围是影响该钢H2S环境应力腐蚀开裂行为的关键因素，并确定出安全pH范围为8~10。该项结果成功应用在某石化厂冷高压分离器（图3）的硫化物应力腐蚀开裂风险评估及服役安全检测，取得了巨大的经济效益。
（2）16MnR和20钢的腐蚀速率与CO2和H2S的分压比值（Pco2/PH2S）呈函数关系，其腐蚀速率随Pco2/ PH2S的增加均符合正抛物线规律。腐蚀速率均在Pco2/ PH2S小于2时的腐蚀速率随分压比的增大而减小，当Pco2/ PH2S超过2时腐蚀速率随分压比的增加而增加。
（3） 2205双相不锈钢在PH3.5~4.5范围内具有优异的耐H2S应力腐蚀性能，pH是影响其耐蚀性的关键因素；co2的存在能够略微增加应力腐蚀敏感性。该结果可以使井口设备选用较经济的双相不锈钢而不必使用昂贵的镍基合金。
（4）采用高温连续热处理和循环热处理两种方式对纯铁、Q235、X70、X80等材料内部的裂纹进行高温热愈合，探讨了高强管线钢HIC裂纹愈合的行为规律。
（5） 开发了手动恒载荷拉伸试验机，该试验机是一种恒载荷拉伸法测试材料应力腐蚀的专业设备，已经获国家发明专利（专利号200710098900.4），见图4。
图4 恒载荷拉伸试验机及其专利证书
（6） 在国内外专业杂志上发表10余篇论文，研究成果被同行多次引用。
应用情况
针对中国石化某炼油厂140万吨/年加氢裂化装置中的冷高压分离器研究了16Mn和16Mn（抗HIC）钢在湿H2S环境中腐蚀行为和应力腐蚀开裂机理；积累了国产16Mn（抗HIC）钢在湿H2S介质的应力腐蚀行为实验数据，为分离器的安全使用提供评价数据；提出了避免该设备产生H2S应力腐蚀开裂的PH值合理范围。
冷高压分离器设计H2S含量在10000 mg/L以上，属于较典型的湿H2S介质腐蚀环境，设备堵焊部位存在着腐蚀开裂的隐患。该分离器返修后按照上述PH监控标准于2001年3月投入使用后连续运行近40个月，停工检查，未发生开裂现象或其它类型的腐蚀事故。说明当时设备返修后采取的处理措施正确。在这套监控方案的支持下该设备安全运行至今，已经服役近10年时间。
对16MnR钢、00Cr13Ni5MO 、318和2205系列不锈钢、X70~X120系列高强度管线钢、TPll0、TP95系列套管钢的耐H2S腐蚀行为机理的研究成果，已经通过高水平论文发表、与合作单位合作、第三方研究服务等形式，应用到我国高强度管线钢的生产、天然气开采、压力容器防护等石化生产领域（分见相关证明材料），为我国石化行业装置防H2S腐蚀及其材料适用性评定做出了不同程度的贡献。
在进行材料在H2S环境中的应力腐蚀行为机理研究的同时研发金属材料H2S腐蚀试验系统，通过与北京康泰丰源科技发展有限公司的合作和二次开发，成功应用到安阳钢铁公司、鞍山钢铁公司、南京钢铁公司和相关拉伸机生产厂家。
社会经济效益
据目前收到的部分企业反馈的经济效益证明显示，采用本成果后，提高了设备设施的可靠性和耐久性，大幅节省了维修成本，随着成果应用范围的推广，可在更大范围内提高设备使用寿命，具有潜在的巨大经济效益。本研究成果在各石化企业推广后，对材料的使用起到了科学指导的作用；节约了材料，降低了能源消耗，减少腐蚀经济损失25%~30%（每年约数千万元）。2005~2009年部分相关企业采用本项目成果后的新增直接经济利润达到2041万元。
研究结果直接为中石化带伤运行高危设备提供了有效的安全运行措施，消除了安全生产的重大隐患，不仅得到了中石化安全管理最高领导的好评，而且推广于相关的工况，产生了重大的社会效益。
油气开采设备材料在湿H2S环境下的腐蚀行为机理研究成果直接为我国高酸油气田开采和运输设备的安全性、耐久性提供了直接支持和数据参考，为我国石化企业直接和间接创造了巨大的经济效益和社会效益。
材料在H2S环境下的腐蚀试验系统及机理研究受到石化企业的广泛关注与重视，它为积累材料在H2S介质的应力腐蚀行为实验数据、安全评定和使用提供评价数据，对提高材料（制品）在H2S环境下的使用性能和质量，促进新材料的研究开发提供有力保障。为节能、节材、减少因腐蚀造成的经济损失，指导材料的合理使用提供科学依据。通过该成果采取相应的防护措施，可大大减少腐蚀经济损失，具有很好的社会效益。
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