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1、加氢奥氏体不锈钢设备的保护说明由于奥氏体不锈钢的腐蚀开裂能导致设备破裂，因此最重要的是正确的保护设备避免产生腐蚀环境。因而，我们必须熟悉奥氏体不锈钢材质的管线和设备的位置，并且这些部分在装置开车、停车、冲洗、清洗以及检查维修中所需的特殊处理，同时也应完全熟悉正确保护这些设备的程序。1. 常规a. 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢是那些被称为“300 系列 ”的钢材，在标称上含有 18%的铬（Cr ）和 8%的镍（Ni） 。石油工业中最常用类型是 304、316、321 和 347 型。由于它们固有的高温强度性质和高抗腐蚀能力，因此特别适用于中高温的加氢裂化装置，以及需要有良好的抗硫化氢腐蚀能力的地方，
2、如 加热炉管、反应器、反应混合原料换热器和管道 。TP321 和 347 通过使晶粒间碳化物偏析最小而减小内应力，有更好的抗连多硫酸引起的晶间腐蚀开裂的能力。 连多硫酸晶间腐蚀因装置停工期间暴露于空气和潮湿的环境中，尤其易发生 。这些稳定化的钢材也不能完全对晶间腐蚀开裂免疫，因此和不稳定等级一样需要保护材质的特殊处理程序。b. 氯化物腐蚀水相中存在的卤化物（氯化物通常是最严重的原因）和拉伸应力能导致奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂。这种开裂主要发生在晶内，并且取决于时间、温度和氯化物浓度。因此，应采取措施使能够接触到奥氏体不锈钢设备的工艺物料中的氯化物含量最小。在正常停车的情况下，只要不让氯化物在热
3、设备中积聚或浓缩，同时采取措施在冲洗、清洗或中和过程中将氯化物含量限制在低水平，氯化物腐蚀开裂就不会成为问题。c. 连多硫酸侵蚀只要装置在生产中投用，即使原料中的硫含量很低，都应认为所有由奥氏体不锈钢制成的零件上已包覆了一层硫化亚铁锈。在很多情况下这些锈层很薄，但也会对其下的钢材造成潜在的危险。在水和氧的作用下，这种硫化亚铁锈会形成弱亚硫酸，通常称为连多硫酸。连多硫酸会侵蚀奥氏体不锈钢，导致晶间腐蚀和开裂。这些不锈钢容易因这种腐蚀而损坏，尤其是在有残余应力的区域和存在晶间碳偏析的区域，如靠近焊缝的热影响区。因而对于这种腐蚀环境应采用特殊程序保护奥氏体不锈钢。d. 针对连多硫酸腐蚀的保护针对连多
4、硫酸腐蚀的保护可以通过阻止腐蚀环境的形成或中和腐蚀酸的方法来完成，如下所述：1）阻止连多硫酸的形成连多硫酸的形成是由于水和氧与硫化氢或硫化铁锈的作用，消除液相水或氧将能防止这些酸的形成。在装置正常操作期间，水是蒸汽形式存在；而在装置停车时需要维持奥氏体不锈钢设备温度在水的露点以上以避免水蒸汽凝结。在正常操作中（不同于催化剂再生后的开车，那时在吹扫前会存在大量的氧） ，系统内应完全没有氧。只有在停车期间系统泄压、设备打开暴露于空气中，才会有大量的氧进入到系统中。在这种条件下首先应确定通向设备的合适的吹扫氮气量，包括防止空气的进入，并维持直到系统再次封闭。如果可能，在这个期间封闭或隔离设备并保持氮
5、气微正压。2）中和只要奥氏体不锈钢不能通过维持水露点以上的温度或充分的氮气吹扫来完全保护，就应在设备暴露于空气之前在设备中建立保护性的中和环境。中和环境可以通过含氨氮气吹扫和气封，或淡的碱溶液冲洗来提供。e. 清扫和中和1）氮气吹扫氮气用来吹扫并保护奥氏体不锈钢，应干燥并限制其氧含量最高为 1000 ppm-mol。供应商应标明氮气的氧含量，因为低浓度范围的氧含量分析需要精细的分析设备，而这在炼厂实验室中并不是常用的。如果仅有氧含量超过 1000 ppm-mol 的氮气可供使用，或氧含量未知，那末作为一项安全措施，在可能的地方使用添加氨的氮气。可是对于这种情况催化剂的安全仍然必须考虑。2）注氨
6、氮气对于准备在吹扫中使用注氨氮气或将奥氏体不锈钢系统隔离的方案，应在氮气中加入足够的氨来使氨浓度达到最小 5000 ppm-mol。只要氨被加入到反应系统，循环氢中的氨含量就应经常检测。预计催化剂将会吸附一定量的氨，因此将需要补充额外的氨来保持 5000 ppm 的氨浓度，直到系统达到平衡。在系统中加入氨的方便的方法是使用高压“吹气容器” ，尤其是当系统正处于高压时。通过这种方式液氨在低压状态由储罐压入吹气容器，然后吹气容器与储罐断开。用循环氢压缩机出口的高压气体给吹气容器充压并迫使氨进入压力稍低的系统中。a) 在本装置工作的所有人员均应熟悉氨的毒性，当系统中有氨时必须在工作中遵守正确的安全程
7、序。例如，正在氨系统打开法兰或人孔的工人应装备新鲜空气面罩或其他氧气呼吸设备。b) 为了保护反应器中催化剂的活性，氨不能通过氧化态的催化剂，也就是说，不管催化剂是新鲜剂或再生后的新剂。当使用铂型催化剂时，不论催化剂是何状态，都不能用氨。c) 黄铜，以及大多数其他铜合金，不能抗拒氨腐蚀。因而，要使这类设备在系统中加入氨之前被隔离。3）苏打溶液a) 组成中和溶液中的苏打（Na 2CO3）按 25%wt 准备。将水预热到 40（100）将会有助于苏打的溶解。在这个范围内提供的碱度已足够高，可中和合理数量的连多硫酸。为了避免奥氏体不锈钢设备接触浓缩的氯化物，用来配制溶液的苏打中的含氯量应限制在最大 5
8、00 ppm-wt，水中的含氯量不应超过 50 ppm-wt。对于中和溶液中少量的氯带来的氯腐蚀问题采用的保护措施是，应在苏打溶液中添加 0.5%wt 的硝酸钠。然而为了避免系统中可能的碳钢管线和设备的应力腐蚀开裂，硝酸钠浓度超过 0.5wt%的溶液不能使用。b) 中和技术只要使用苏打溶液中和并保护奥氏体不锈钢，涉及到的管线或设备都应用溶液完全充满。在苏打溶液排出和设备接触到空气前设备应最少浸泡两小时。如果在设备中存在无法排气的高点气袋而造成苏打溶液不能全部充满，就应使溶液强制循环通过设备，来确保溶液接触到所有奥氏体不锈钢表面。在排液和设备接触到空气前，这种循环应持续至少两个小时。对于非常大的
9、面积，例如反应器或大容器的器壁和内件，由于基础载荷的限制而不能充满苏打溶液，建议使用带有喷雾嘴的高压软管彻底冲洗。这种清洗将在容器打开可以进入后进行。除非用苏打冲洗完全，否则设备应维持氮封防止空气进入。c) 保护膜所有使用苏打溶液冲洗或清洗的情况中，在溶液从设备中排出后，应晾干表面，这样在所有表面上会保留一层薄膜或细小的苏打沉淀，作为针对连多硫酸的额外保护。因而在排尽苏打溶液后，不应向系统中通入蒸汽或水。保留在反应器表面的少量苏打，甚至在催化剂上的所有沉淀，都不会对活性造成大的影响。水压试验1. 新奥氏体不锈钢当在新的奥氏体不锈钢设备上进行水压试验时，为了减少在系统中的液袋和死区氯浓缩的可能性
10、，使用的水中氯含量不得超过 50 ppm/wt。如果氯在上述区域积聚或浓缩（例如在后来的加热操作中） ，应力腐蚀开裂将会发生。如果只有氯含量超过 50 ppm/wt 的水可以利用，那末应加入 0.5%的硝酸钠。2. 旧奥氏体不锈钢只要在加氢裂化中有一件设备用于油品加工，就必须假定存在某种程度的硫化物垢。因此，无论这种硫化物垢轻微到任何程度，形成连多硫酸导致晶间腐蚀开裂的可能性就会存在。即使设备已采用机械方法、氧化或酸化进行清洁处理，也很难保证没有硫化物存在。因此在设备上使用的任何水压试验（和任何喷水清洁处理）都应按照中和设备的要求使用稀苏打溶液。再次强调，在设备接触空气时，其表面应保留干的苏打
11、保护膜。3. 进料加热炉管a. 维持小火最好一直在反应进料加热炉炉膛内维持小火苗（或长明灯）来保护奥氏体不锈钢炉管，甚至在没有工艺介质通过炉管时也这样做。经过调节的小火苗可以保持炉管温暖干燥，并维持炉管内的环境在水的露点以上。按照常规，在加热炉上部安装和直接在对流盘管以下安装的热电偶测量温度在 205（400）左右，完全可达到这个目的。由于燃料油在燃烧时控制和保护足够小的火焰是困难的，因此这项工作中只能使用燃料气。重要的是在加热炉的这项操作期间，加热炉的燃烧应在严格的控制之下，应建立正确的燃烧模式以提供良好的热分布。应安装足够的热电偶遍布加热炉的上部以提供对加热炉炉膛温度的良好测量并监测炉膛内
12、的热分布。这些热电偶应位于加热炉内对流室以下，应连接至带有高低报警的连续记录器。低报点应设置在 150（300）左右，高报点在230（450）左右。警告：决不能用烟囱温度来控制炉膛温度。b. 切断火焰如果使用奥氏体不锈钢的进料加热炉由于某种原因需要停炉，那么此时唯一需要做的就是确保炉管内完全没有水和氧。由于装置设置了反应流出物注水清洗设施，在正常操作、催化剂就地再生期间以及就地再生之后反应回路中存在的水将会是一个平衡量。如果在正常操作期间加热炉必须停炉，只需要没有氧的存在，通常在正常运行时期是这种情况。加热炉管冷却将会使少量的水在炉管内凝结，而在缺氧的环境中水是无害的。如果加热炉必须冷却下来且
13、怀疑有微量的氧存在，那么在冷却加热炉之前系统应完全降压，但不排空。排空或许可以，但不推荐，因为这可能会将空气引入系统。当泄压和吹扫时继续维持 205（400）的炉膛温度。在系统泄压后，用氮气充压至合适的压力。重复泄压/升压步骤多次，来降低氧含量，直到氧含量低于 100 ppm-mol。然后关闭炉火并冷却加热炉。c. 中和如果必须中和，如切除炉管或在炉管接触到空气时不能避免水温低于露点，那末炉管就应用苏打溶液充满并浸泡最少两小时。对于立式盘管，苏打溶液不可能完全充满未排气的向上的 U 型弯管，因此必须强制苏打溶液通过炉管最少两小时以保证能接触到所有表面。排出苏打溶液后，不要用蒸汽或水冲洗留在管内
14、的苏打保护膜。d. 外表面当炉火必须关闭且冷却炉管时，推荐对炉管外表面进行保护，尤其是使用燃料油或硫含量高的燃料气时。由于燃料中有硫，炉管的外表面会向内表面一样形成一层硫化物锈垢。如果由于加热炉炉膛冷却导致水分在管壁上凝结，在氧和水分的作用下锈垢会形成连多硫酸侵蚀奥氏体不锈钢炉管表面，并导致晶间应力腐蚀开裂。对于这种情况有两种建议的程序：第一，通过使用大量的干空气吹扫炉膛避免水分在炉管上的凝结。从而避免连多硫酸的形成。常规仪表风经过一系列干燥器的处理而将露点降低到足够低，从而可以避免此种环境下水的凝结。这种空气可在加热炉冷却和炉火完全熄灭期间维持炉膛内的干空气气封。为了使仪表风的消耗量最小同时
15、避免湿空气进入炉膛，烟道挡板、所有火嘴风口、所有风门以及看火孔均应关闭。第二，保护炉管避免连多硫酸腐蚀的另一方法是在炉管外表面覆盖一层苏打保护膜，可中和形成的连多硫酸。中和用的苏打应和常规推荐的稀溶液同样，应在炉膛冷却至不会使苏打溶液汽化时用于管壁，最好在水分开始在管壁上凝结之前。应用苏打溶液的一个十分有效的方法是，利用桶或罐，用一台可移动式泵，通过一个带喷嘴的软管将溶液泵送至炉膛，且雾化良好。注意：由于高压喷嘴难以控制，应选择低压喷嘴。小直径的软管较适合，软管应能到达炉膛上部的炉管区域。这种类型的喷嘴装备将会使苏打溶液的消耗最小, 同时提供了能接触加热炉火焰的所有炉管的合适方法。一旦使用苏打
16、溶液，应让溶液变干在炉管表面形成保护膜，不要冲洗掉保护膜。如果炉管外表面上严重覆盖了一层氧化物或碳化物，应用钢丝刷清理或喷砂除去。然而这种清洁方法也会除去一些苏打保护膜。在这种情况下，炉管表面应立即覆盖另一层苏打保护膜。在加热炉停炉时，便于进行炉管的状态检查。检查包括测量炉管外径以和原来的新管外径比较；着色检查焊缝和热影响区寻找裂纹；随机用超声波检查焊缝周围的热影响区。应定期用 X 光检查管内的结垢情况。4. 分馏加热炉炉管在分馏部分需要使用奥氏体不锈钢加热炉炉管的地方，尤其是在准备打开分馏塔时，应执行下述步骤：a. 将来自闪蒸罐或分馏塔进料罐的所有油品泵送或压送至分馏塔以及储罐或污油线。加热炉火焰必须继续燃烧以维持炉膛温度在 205-315（400-600） ，这样来保持炉管温暖和干燥，温度在水的露点之上。温度用安装在加热炉上部的热电偶测量。确认用来吹扫系统的蒸汽不会在炉管内冷凝。操作员和管理人员此时必须作出一些判断。b. 从蒸汽管线中排出所有冷凝水，然后打开在分馏塔入口的蒸汽阀门，打开加热炉的所有通路。这项工作最好使
