趙 挺 李躍杰 唐志強(qiáng) 孫 鑫 王 瑞

（中石化廣元天然氣凈化有限公司，四川 廣元 628400）

0 引言

腐蝕一直是石油和天然氣行業(yè)存在的一個(gè)重大問題，對(duì)勘探、生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備設(shè)施產(chǎn)生不利影響，同時(shí)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)成本和安全隱患[1]。高含硫天然氣凈化過程中易產(chǎn)生大量具有腐蝕性的介質(zhì)，因此存在著很大的腐蝕問題，由于腐蝕導(dǎo)致設(shè)備損壞、破裂而引發(fā)的危險(xiǎn)介質(zhì)泄漏問題將成為影響安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和企業(yè)利益的最大潛在威脅[2]。

高含硫天然氣凈化裝置的腐蝕機(jī)理主要是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。其中，化學(xué)腐蝕是指在高含硫天然氣凈化裝置中，硫化氫和二硫化碳等有害物質(zhì)與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硫化物和硫酸鹽等物質(zhì)，導(dǎo)致金屬表面的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是指在高含硫天然氣凈化裝置中，金屬表面與電解質(zhì)（如水、酸、堿等）接觸時(shí)，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬表面的腐蝕。其主要腐蝕類型包括SO2-CO2-H2O的腐蝕[3]、H2S-H2O的腐蝕[4]、循環(huán)冷卻水中氯離子或微生物等物質(zhì)導(dǎo)致的腐蝕[5-8]等。高含硫天然氣凈化裝置的腐蝕影響因素主要包括溫度、壓力、流速、氣體成分、金屬材料等。其中，溫度和壓力是影響腐蝕速率的重要因素，溫度越高、壓力越大，腐蝕速率越快；流速也是影響腐蝕速率的因素之一，流速越大，腐蝕速率越快；氣體成分也會(huì)影響腐蝕速率，含有更多的硫化氫和二硫化碳等有害物質(zhì)的天然氣，腐蝕速率越快；金屬材料的選擇也會(huì)影響腐蝕速率，不同的金屬材料對(duì)于不同的腐蝕環(huán)境有不同的耐腐蝕性能。

某高含硫天然氣凈化廠在裝置停產(chǎn)檢修期間，對(duì)單套聯(lián)合裝置以及相關(guān)輔助設(shè)施進(jìn)行腐蝕調(diào)查，由點(diǎn)及面，全面分析了天然氣凈化裝置現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在的腐蝕問題并提出了相應(yīng)的防腐管理措施，為相關(guān)行業(yè)的腐蝕管理與防護(hù)工作提供參考。

1 主要腐蝕問題及建議

某凈化廠停工檢修腐蝕調(diào)查共調(diào)查塔器4座，容器24臺(tái)，換熱器7臺(tái)，反應(yīng)器1臺(tái)，主要工藝管線91條，存在的主要腐蝕問題如下所述。

1.1 溶劑再生塔的腐蝕

腐蝕描述：如圖1所示，檢查發(fā)現(xiàn)溶劑再生塔塔底重沸器返塔入口正對(duì)面處塔壁有沖蝕痕跡。經(jīng)測(cè)厚核查，沖蝕區(qū)域壁厚最小值為12.19mm，對(duì)比其他部位塔壁厚度減薄量約為5～6mm。塔底重沸器返塔線入口短節(jié)內(nèi)表面有減薄現(xiàn)象，如圖2所示，短節(jié)與法蘭連接環(huán)焊縫內(nèi)側(cè)測(cè)厚數(shù)據(jù)最小值為14mm、最大值為16mm。焊縫外側(cè)測(cè)厚數(shù)據(jù)最小為20mm，最大為22mm。分析為RNH2污染物-CO2-H2S-H2O的腐蝕及沖刷腐蝕。

圖2 重沸器返塔短節(jié)減薄形貌

防腐建議：對(duì)減薄區(qū)域塔壁進(jìn)行貼板，同時(shí)增加防沖板；返塔線入口短節(jié)增加日常檢測(cè)頻率。生產(chǎn)運(yùn)行期間應(yīng)經(jīng)常清洗過濾器，控制再生塔進(jìn)料溫度在90～95℃，防止CO2與H2S釋放量增大，加重塔頂腐蝕?？刂茻岱€(wěn)態(tài)鹽含量小于1%。加強(qiáng)胺液質(zhì)量的監(jiān)控，定期檢查貧胺液pH值?？刂浦胤衅魉谜羝麎毫υ?.3MPa左右，溫度不高于149℃，防止胺液發(fā)生熱降解，加重腐蝕。

1.2 低壓火炬水封罐的腐蝕

腐蝕描述：如圖3所示，檢查發(fā)現(xiàn)低壓火炬水封罐內(nèi)壁及兩側(cè)封頭表面有大量灰褐色積垢，垢下有明顯蝕坑，以兩側(cè)封頭最為嚴(yán)重，蝕坑最深約5.5mm，直徑20～30mm；罐底低壓蒸汽管表面密布不均勻蝕坑，個(gè)別位置已經(jīng)穿孔。分析為CO2-H2SH2O的腐蝕。

防腐建議：對(duì)蝕坑較深的罐壁及封頭進(jìn)行補(bǔ)焊或貼板，更換罐底低壓蒸汽管線。

1.3 半富液冷卻器的腐蝕

腐蝕描述：如圖4所示，檢查發(fā)現(xiàn)半富液冷卻器管箱隔板表面有明顯積垢，垢下有不均勻蝕坑，蝕坑最深約2.5mm，直徑10～50mm。分析為循環(huán)水質(zhì)較差，流速較低，水垢、雜質(zhì)和泥垢沉積導(dǎo)致垢下腐蝕。

圖4 管箱隔板蝕坑形貌

防腐建議：加強(qiáng)日常循環(huán)水水質(zhì)管理，對(duì)水冷器循環(huán)水流速進(jìn)行定期檢測(cè)，防止因流速過低而造成的嚴(yán)重結(jié)垢及垢下腐蝕，同時(shí)對(duì)循環(huán)水側(cè)管箱采用專用防腐涂料進(jìn)行防腐處理，可考慮管箱內(nèi)增加犧牲陽極保護(hù)。

1.4 部分管線的腐蝕

腐蝕描述：再生貧TEG出口管線兩處彎頭外彎出現(xiàn)減薄，減薄率分別為47%和40%（測(cè)厚最大值為5mm）。主要原因是貧TEG中含有少量的H2S、CO2、O2等介質(zhì)，形成低溫CO2-H2S-H2O型腐蝕，在閥門前后等流速不均勻的管件部位與沖刷共同作用加劇腐蝕的發(fā)生。溶劑回收罐至富胺液閃蒸罐入口管線一處彎頭外彎和一處彎頭內(nèi)彎出現(xiàn)減薄，減薄率分別為32%和27%（測(cè)厚最大值為9mm），分析為胺腐蝕和沖刷腐蝕所導(dǎo)致。凝結(jié)水泵出口管線七處彎頭外彎出現(xiàn)減薄，減薄率分別為21%、24%、21%、33%、22%、27%、33%（測(cè)厚最大值為7mm），分析為溶解在水中的CO2和溶解氧的腐蝕。尾氣吸收塔貧胺液進(jìn)口管線兩處彎頭外彎出現(xiàn)減薄，減薄率分別為29%、21%（測(cè)厚最大值為10mm），分析為濕硫化氫腐蝕與沖刷腐蝕所導(dǎo)致。

防腐建議：加大對(duì)相關(guān)管線的檢測(cè)頻率并擴(kuò)測(cè)。對(duì)定點(diǎn)測(cè)厚方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)腐蝕薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)作為定點(diǎn)測(cè)厚重點(diǎn)部位，增大檢測(cè)頻次，重點(diǎn)易腐蝕部位，采用在線測(cè)厚技術(shù)[9]或是定期采用脈沖渦流技術(shù)進(jìn)行面掃查檢測(cè)[10]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。進(jìn)一步完善腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，充分利用在線監(jiān)測(cè)探針、在線測(cè)厚系統(tǒng)等監(jiān)測(cè)各裝置實(shí)時(shí)腐蝕狀態(tài)。

2 防腐措施

2.1 材料選擇

在高含硫天然氣凈化裝置的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該優(yōu)先選擇能夠抵抗腐蝕的材料，如不銹鋼、鎳基合金等。這些材料具有較好的耐腐蝕性能，能夠有效地抵御高含硫天然氣中的化學(xué)物質(zhì)的腐蝕作用。

2.2 涂層防護(hù)

在高含硫天然氣凈化裝置的表面涂上一層防腐涂層，可以有效地防止腐蝕。常用的涂層材料有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、氟碳漆等。這些涂層具有較好的耐腐蝕性能，能夠有效地保護(hù)設(shè)備表面不受腐蝕。

2.3 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)是一種常用的防腐蝕措施，通過在設(shè)備表面施加電流，使設(shè)備表面成為陰極，從而減緩腐蝕速度。常用的陰極保護(hù)方法有電化學(xué)防腐、陽極保護(hù)等。

2.4 定期檢測(cè)

定期檢測(cè)是防止高含硫天然氣凈化裝置腐蝕的重要手段。通過定期檢測(cè)設(shè)備表面的腐蝕情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，可以有效地延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

通過停工檢修期間對(duì)高含硫天然氣凈化廠重點(diǎn)設(shè)備、塔器及管線進(jìn)行腐蝕調(diào)查，全面了解和分析所存在的腐蝕狀況。一方面對(duì)上周期裝置防腐措施和效果進(jìn)行檢查和評(píng)估；另一方面結(jié)合腐蝕機(jī)理總結(jié)檢查出腐蝕問題并提出腐蝕防護(hù)建議，通過采取修復(fù)缺陷、設(shè)備更新、材質(zhì)升級(jí)和工藝防腐、腐蝕監(jiān)測(cè)等措施繼續(xù)優(yōu)化、加強(qiáng)防腐技術(shù)管理，從而保障裝置安全、長(zhǎng)周期、平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化高含硫天然氣凈化廠裝置的防腐管理具有借鑒意義。