加氢奥氏体不锈钢设备的保护

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1、加氢奥氏体不锈钢设备的保护加氢奥氏体不锈钢设备的保护说明说明 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。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. 常规常规a. 奥氏体不

2、锈钢奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢是那些被称为奥氏体不锈钢是那些被称为“300系列系列”的钢材，在标称上含有的钢材，在标称上含有 18%的铬的铬 （Cr）和）和 8%的镍（的镍（Ni） 。石油工业中最常用类型是。石油工业中最常用类型是 304、316、321 和和 347 型。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，如裂化装置，以及需要有良好的抗硫化氢腐蚀能力的地方，如加热炉管、反应器、加热炉管、反应器、 反应混合原料换热器和管道反应混合原料换热

3、器和管道。TP321 和和 347 通过使晶粒间碳化物偏析最小而减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。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。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。殊处理程序。b. 氯化物腐蚀氯化物腐蚀 水相中存在的卤化物（氯化物通常是最严

4、重的原因）和拉伸应力能导致奥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。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设备中积聚或浓缩，同含量最小。在正常停车的情况下，只要不让氯化物在热设备中积聚或浓缩，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

5、腐时采取措施在冲洗、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。蚀开裂就不会成为问题。c. 连多硫酸侵蚀连多硫酸侵蚀 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，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

6、侵蚀奥氏体不锈钢，导致晶间形成弱亚硫酸，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。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硫酸腐蚀的保护 针对连多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针对连多硫酸腐蚀的保护可以通过阻止腐蚀环境的形成或中

7、和腐蚀酸的方 法来完成，如下所述：法来完成，如下所述： 1）阻止连多硫酸的形成）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。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在正常操作中（不同于催化剂再生后

8、的开车，那时在吹扫前会存在大量的 氧）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，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气微正压。个期间封闭或隔离设备并保持氮气微正压。 2）中和）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

9、的氮气吹扫来完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。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. 清扫和中和清扫和中和 1）氮气吹扫）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。供应商应标明氮气的

10、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。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）注氨氮气）注氨氮气 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

11、在 氮气中加入足够的氨来使氨浓度达到最小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。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统中加入氨的方便的方法是使用高压“吹气容器吹气容器” ，尤其是当系统正处于高压时。，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

12、吹气容器，然后吹气容器与储罐断开。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。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序。例如，正在氨系统打开法兰或人孔的工人应装备新作中遵守正确的安全程序。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。鲜空气面罩或其他氧气呼吸设备。 b) 为了保护

13、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。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。在系统中加入氨之前被隔离。 3）苏打溶液）苏打溶液 a) 组成组成 中和溶液中的苏打（中和溶液中的苏打（Na2CO3）按）按 25%wt 准

14、备。将水预热到准备。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苏打中的含氯量应限制在最大 500 ppm-wt，水中的含氯量不应超过，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。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

15、液中添加溶液中添加 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，硝酸钠浓度超过应力腐蚀开裂，硝酸钠浓度超过 0.5wt%的溶液不能使用。的溶液不能使用。 b) 中和技术中和技术 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。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

16、满，就应使溶液强制循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。对于非常大的面积，例如反应器或大空气前，这种循环应持续至少两个小时。对于非常大的面积，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。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，作为针对连多硫表面，这