潘成偉 李艷梅（中國(guó)石油大慶煉化分公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411）

生 產(chǎn) 與 安 全 技 術(shù)

石油磺酸對(duì)不銹鋼的均勻腐蝕失重試驗(yàn)

潘成偉 李艷梅
（中國(guó)石油大慶煉化分公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411）

石油磺酸屬于強(qiáng)酸，為黑褐色膏狀體，由于其流動(dòng)性較差，在石油磺酸鹽裝置生產(chǎn)中，必須保持高溫輸送。高溫加劇了石油磺酸對(duì)不銹鋼設(shè)備及管線的酸腐蝕，大大降低設(shè)備的使用壽命，所以合理控制磺化出料及中和工序pH范圍對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備及管線使用壽命，確保裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行具有積極意義。本文在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用均勻腐蝕失重試驗(yàn)方法來研究不同pH值的石油磺酸對(duì)316L不銹鋼的腐蝕失重規(guī)律，為裝置優(yōu)化工藝提供技術(shù)支持。

石油磺酸；不銹鋼；腐蝕

石油磺酸鹽是油田三元復(fù)合驅(qū)油體系中重要的表面活性劑。大慶煉化公司石油磺酸鹽裝置是以自產(chǎn)的原油餾分油和硫磺為主要原料，在膜式磺化反應(yīng)器內(nèi)，利用氣體SO3和原料油液膜進(jìn)行連續(xù)的氣液反應(yīng)，磺化反應(yīng)得到的適宜深度的磺酸，再經(jīng)過中和反應(yīng)，生產(chǎn)石油磺酸鹽產(chǎn)品。其產(chǎn)品具有弱堿體系界面活性好、適應(yīng)性強(qiáng)、界面張力穩(wěn)定等特點(diǎn)，產(chǎn)品性能滿足大慶油田驅(qū)油用表面活性劑的要求，對(duì)于進(jìn)一步發(fā)揮三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)優(yōu)勢(shì)、提高原油采收率、助推大慶油田穩(wěn)產(chǎn)具有積極的促進(jìn)作用。

不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，鉻含量均在10.5%以上，具有抵抗大氣氧化的能力——即不銹性，同時(shí)也具有在含酸、堿、鹽的介質(zhì)中乃腐蝕的能力——即耐蝕性。但是不銹鋼的不銹性和耐蝕性也是有條件的，對(duì)于特殊介質(zhì)如磺酸，是磺基與烴基（包括芳基）相連接而成的一類有機(jī)化合物?；撬峄鶊F(tuán)為一個(gè)強(qiáng)水溶性的強(qiáng)酸性基團(tuán)，磺酸都是水溶性的強(qiáng)酸性化合物。在石油磺酸鹽生產(chǎn)過程中，接觸石油磺酸的設(shè)備、管道應(yīng)盡量采用內(nèi)襯聚四氟乙烯材質(zhì)，但一些特殊部位只能采用不銹鋼（316L）材質(zhì)。同時(shí)，為確保物料輸送要求，溫度需控制在70℃以上。在這類酸性介質(zhì)存在情況下，高溫會(huì)加劇不銹鋼設(shè)備及管線的腐蝕，金屬的界面上發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)入氧化（離子）狀態(tài)，顯著降低不銹鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能，縮短設(shè)備的使用壽命，造成生產(chǎn)中的跑冒滴漏，嚴(yán)重影響石油磺酸鹽裝置的產(chǎn)量及長(zhǎng)周期運(yùn)行，甚至造成人員傷害等事故。本文采用均勻腐蝕失重試驗(yàn)來研究石油磺酸pH值對(duì)316L不銹鋼的腐蝕速率，為裝置優(yōu)化生產(chǎn)工藝提供技術(shù)支持。

1　試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)試樣

1.1.1 不銹鋼試樣的形狀和尺寸

試樣的形狀和尺寸應(yīng)隨被試材料的原始條件及所使用的試驗(yàn)容器而定，盡量采用面積大的、側(cè)面與總面積之比值小的試樣。每個(gè)試樣表面積不應(yīng)小于10cm2。本文使用316L低碳不銹鋼板狀試樣加工樣品10個(gè)，尺寸如下：

L×B×H：90mm×20mm×2mm

1.1.2 試樣的其他要求

試樣使用洗滌劑充分去油，酒精清洗干燥后，放入120℃烘箱內(nèi)烘至恒重后稱重，稱重時(shí)應(yīng)使用精度不小于士0.5mg的分析天平，精確至0.0001g。

1.2 試液配制

取300g石油磺酸，測(cè)定pH值后，加入適量35%氫氧化鈉溶液，調(diào)配不同pH值的石油磺酸鹽樣液，詳見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

將試樣裝入玻璃材質(zhì)的250ml廣口瓶?jī)?nèi)，加入石油磺酸（鹽）試液，確保不銹鋼試樣被試液完全浸泡。將廣口瓶置于70℃±1恒溫烘箱內(nèi)，達(dá)到測(cè)試周期時(shí)，將不銹鋼試樣取出，使用洗滌劑充分去油，酒精清洗干燥后，放入120℃烘箱內(nèi)烘至恒重后稱重，精確至0.0001g。

1.4 注意事項(xiàng)

試驗(yàn)期間，每日搖勻試液，確保試液與不銹鋼試樣充分接觸。

1.5 結(jié)果和討論

由表2數(shù)據(jù)可以看出：

（1） pH值=3.72的石油磺酸鹽原液浸泡15天的不銹鋼樣片重量增加，分析原因?yàn)闃右汉?，在不銹鋼表面形成一層鈍化膜，導(dǎo)致樣片質(zhì)量增加。隨浸泡天數(shù)增加，樣品重量變化不明顯。

（2）pH值=4.10的石油磺酸鹽浸泡的不銹鋼樣片重量損失最大，說明在本次試驗(yàn)中pH值=4.10的情況下，石油磺酸鹽對(duì)不銹鋼的腐蝕最為嚴(yán)重。

（3）pH值=7.61的石油磺酸鹽浸泡的不銹鋼樣片重量損失最小，除15天質(zhì)量稍有損失后，其余浸泡時(shí)間重量基本沒變化。說明在本次試驗(yàn)中pH值=7.61的情況下，石油磺酸鹽對(duì)不銹鋼的腐蝕最小。

由本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)石油磺酸鹽裝置不銹鋼設(shè)備及管線的耐腐蝕提出如下防護(hù)建議：

（1）純磺酸pH值為3.72，對(duì)設(shè)備沒有腐蝕。而目前工藝磺酸出料pH值恰好處在腐蝕嚴(yán)重的4-5之間，可通過工藝調(diào)整，使上游出料pH值避開腐蝕最嚴(yán)重區(qū)。

（2）優(yōu)化工藝加堿點(diǎn)，分工序?qū)κ突撬徇M(jìn)行中和調(diào)配，在磺酸剛進(jìn)入下游工序時(shí)，馬上把pH值調(diào)離腐蝕最嚴(yán)重區(qū)。

（3）確保生產(chǎn)出料穩(wěn)定的情況下，適當(dāng)降低工藝溫度，弱化酸腐蝕。

圖1　不同浸泡時(shí)間對(duì)不銹鋼樣片的重量損失率（pH=4.10的石油磺酸鹽樣液）

圖2　不同pH值的石油磺酸鹽對(duì)316L不銹鋼的腐蝕圖片

表1　不同pH值石油磺酸鹽樣液配制

表2　316L不銹鋼在石油磺酸鹽樣液中的重量損失率

[1] GB10124-1988，金屬材料試驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法[S].

[2]岡毅民.中國(guó)不銹鋼腐蝕手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1992.

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