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1、SH/T 31292002加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则Material selection guideline for design of major piping in key unitsprocessing sour crude oil前言本导则是根据中国石化(2001)建标字088号文的通知，由中国石化集团洛阳石油化工工程公司主 编的。本导则共分4章3个附录，其中附录A、附录B、附录C均为规范性附录。本导则在实施过程中，如发现需要修改补充之处，请将意见和有关资料提供给主编单位(地址：河 南省洛阳市中州西路27号，邮政编码：471003)，以便今后修订时参考。本导则由主编单位负
2、责解释。本导则的主编单位：中国石化集团洛阳石油化工工程公司参 加 编 制 单位：中国石油化工股份有限公司茂名分公司上海石化金山工程公司主 要 起 草 人：刘洪福 陈跃双 岳进才 李苏秦 顾望平SH/T 31292002加工高硫原油重点装置主要管道设计选材导则1 范围本导则规定了加工高含硫原油企业的重点装置主要管道的材料选用。本导则适用于石油化工企业加工高硫低酸值原油和高硫高酸值原油的新建和改、扩建工程重点装置 主要管道的设计选材。2 术语和定义2.1 高硫原油 sour crude oil总硫含量大于或等于1.0（重量比）的原油，包括高硫低酸值原油和高硫高酸值原油。2.2 高硫低酸值原油 hi
3、gh sulfide and low acid content crude oil总硫含量大于或等于1.0%（重量比），酸值小于等于O. 5mgK0H/g的原油。2.3 高硫高酸值原油 high sulfide and high acid content crude oil总硫含量大于或等于1.0%（重量比），酸值大于0.5mgKOH/g的原油。2.4 管道元件 piping elements管道系统与介质接触的各金属组成件的通称，包括管子、弯头、三通、异径管、封头（管帽）、法兰 阀门等。2.5 主材 pipe material管道元件中的管子材料。3 选材规定3.1 一般规定3.1.1 设计
4、选材应符合下列可靠性原则：a）设计选材应以装置正常操作条件下原（料）油中的含硫量和酸值为依据，并考虑最苛刻操作条 件下可能达到的最大含硫量与最高酸值组合时对管道造成的腐蚀；b）对于均匀腐蚀环境，应避免出现管道元件壁厚急剧减薄的“材料一介质环境组合”，所选材料的均匀腐蚀速率不宜大于0.25mm/a；c）宜避免出现严重局部腐蚀（如：点蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀、磨损腐蚀等）的“材料一介质环 境组合”的出现。当不可避免时，应采取其它有效的防止措施；d）宜避免出现应力腐蚀开裂的“材料一介质环境组合”；e）对于有工艺氢存在的介质环境，宜避免出现氢损伤的“材料一介质环境组合”；f）当选用低等级材料均匀腐蚀速率
5、较大而改选用高等级材料时，应考虑可能出现的其它更加危险 的腐蚀类型，如：局部腐蚀或应力腐蚀开裂；g）高温环境下，应充分考虑可能出现的材料变性问题，如材料的石墨化、回火脆性、脱碳等，并 避免由此可能带来的管道元件破坏；h）具有同样操作条件的各管道元件应选取相同或性能相当的材料。与主管相接的分支管道、吹 扫蒸汽管道等的第一道阀门及阀前管道，均应选取与主管相同或性能相当的材料，并取相同的腐蚀 裕量。3.1.2 设计选材应符合下列经济性原则：a）应综合考虑不同含硫原油、不同加工工艺的腐蚀特性、管道元件的使用寿命、成本以及施工、 维护费用等，做到经济合理选材；b）一般情况下，应优先选用标准化、系列化的材
6、料；c）对于均匀腐蚀环境，如选用低等级材料将产生较大的腐蚀速率而改选用高等级材料时，可进 行综合经济评价。3.1.3 设计选材应考虑管道的结构设计：a) 应充分考虑介质的流速、流态及相变等因素对材料腐蚀的影晌。当可预见发生严重的冲刷腐 蚀时，应采取加大流通面积、降低流速、局部材料升级等有效的措施；b) 对于直接焊接的管道元件，宜避免选用异种钢。在可能引起严重电偶腐蚀的环境下，不应选 用异种钢。3.1.4 设计选材应考虑管道元件的制造和供应：a) 应充分考虑市场的货源情况，尤其是管道元件的配套供应情况；b) 选用新材料、新产品时，应充分了解其适用性、可靠性、制造性能、施工(焊接)性能以及相关 管
7、道元件的配套供应、成本等方面的因素。新材料应经具有相应资格的机构评定，并有成功的工业 应用经验。3.1.5 设汁选材应考虑管道元件的施工：a) 应考虑管道元件施工的可行性；b) 对于需要焊后热处理的管道，应考虑热处理对管道元件性能的影响。3.1.6 其他规定：a) 本导则所涉及到的管道元件不得选用铸铁材料，所选碳钢应为镇静钢；b) 一般情况下，管道元件的设计寿命按1015年考虑；c) 当下游加工过程对物料的铁离子或其它成分有特殊的要求时，应考虑适当调整设计选材。3.2 湿酸性腐蚀环境下的选材3.2.1 对于以湿硫化氢为主要腐蚀介质的环境，主材选用应符合下列要求：a) 对于有少量凝结水出现的气相
8、介质环境，当气相硫化氢分压小于0.00035MPa时，主材应选用 碳钢；当气相硫化氢分压大于或等于0.00035MPa时，主材宜选用碳钢，并满足抗硫化物应力腐蚀开 裂(SSCC)要求；b) 对于液相或气液混相的介质环境，主材的选用应符合下列要求：1) 当介质中的硫化氢含量小于50ug/g时，主材可选用碳钢；2) 当介质中的硫化氢含量为5010000 ug/g时，如果液相的pH值为5.57.5，主材可选 用碳钢；如果液相的pH值小于5.5或大于7.5,无缝钢管宜选用碳钢，并满足抗 SSCC要求，而钢 板焊制钢管宜选用“抗氢诱导开裂(HIC )碳钢”；3) 当介质中的硫化氢含量大于10000 ug
9、/g时，无论介质的液相呈中性、酸性或碱性，钢板 焊制钢管均宜选用“HIC碳钢”，而无缝钢管可选用碳钢，并满足抗SSCC要求；4) 当所选材料的均匀腐蚀速率大于0.25mm/a时，应考虑提高材料，或采取其它措施。c) 当介质中同时有氨或胺存在时，应考虑氨或胺对材料均匀腐蚀速率的影响以及胺的应力腐 蚀裂纹的影响。3.2.2 当湿硫化氢腐蚀环境中同时含有氯化氢时，主材选用应符合下列要求：a) 应满足本导则3.2.1条要求；b) 对于有少量凝结水出现的气相介质环境， 在无法设置“三注”或其他工艺防腐措施的部位， 主材可选用双相不锈钢、蒙乃尔合金或其他材料；c) 对于液相或气液混相介质的腐蚀环境，在设置
10、“三注”或其它工艺防腐措施条件下，主材 可选用碳钢；对于严重腐蚀部位，主材也可选用更高级的耐蚀材料。3.2.3 当湿硫化氢腐蚀环境中同时含有氢氰酸时，主材选用应符合下列要求：a) 应满足本导则3.2.1条要求；b) 对于有少量凝结水出现的气相介质环境，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC要求；c) 对于液相或气液混相介质环境，当液相中的氢氰酸含量小于20ug/g时，主材按本导则3.2.1 条规定选用；当液相中的氢氰酸含量大于或等于20 u g/g时，主材宜选用“抗HIC碳钢”；d) 对于液相或气液混相介质环境，当可预见会发生较严重的均匀腐蚀时，宜设置注氨 /胺系 统或/和“注水”系统，或加大管道元
11、件的腐蚀裕量。3.2.4与湿硫化氢腐蚀环境中含有乙醇胺并以其作为脱硫剂时，主材选用应符合下列要求：a) 对于有少量凝结水出现的气相介质环境，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC要求。b) 对于液相介质环境，主材的选用视下列情况分别处理：1) 当介质温度小于等于110时，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC和抗碱应力腐蚀 开裂(ASCC)要求；2) 当介质温度大于110时，主材宜选用超低碳奥氏体不锈钢。3.2.5 当湿硫化氢腐蚀环境中同时含有二氧化碳和乙醇胺并以乙醇胺作为脱硫剂时主材选用应符合 下列要求：a) 对于有少量凝结水出现的气相介质环境，主材宜选用碳钢，并满足抗SSCC要求；b) 对于液相介质环
12、境，主材选用按3.2.4 b项进行，但应取较大的腐蚀裕量。尤其当介质流速 大于1 m/s时，应考虑二氧化碳对均匀腐蚀速率产生的严重影响。3.3 高温硫、高温硫化物腐蚀环境下的选材3.3.1 对于介质温度大于或等于 240且含活性硫化物腐蚀介质的管道，均应考虑高温硫化物腐蚀 对材料选用的影响。一般情况下，应以介质中的总硫含量和介质操作温度为参数，按附录A估算预选 材料的腐蚀速率，然后按下列规定确定主材材料：a) 结合温度分布情况，适当将整个装置的高温油品管道划分为几个温度段， 在每个温度段内 选择合适的材料；b) 应优先选用碳钢、1Cr5Mo，必要时可选用lCr9Mo材料；C) 对大口径管道，宜
13、选用碳钢+不锈钢复合板卷制钢管。3.3.2当介质的流速大于或等于30m/s时，应考虑采用耐冲刷腐蚀的材料。3.4 高温硫化物和环烷酸共同存在环境下的选材3.4.1 对于蒸馏装置，应以介质中的总硫含量、酸值、介质流速、介质操作温度为参数，按下列规 定确定主材材料：a) 介质温度小于240时，可选用碳钢材料；b) 介质温度大于或等于240时，宜根据操作条件和同类装置管道腐蚀状况，从1Cr5Mo、1Cr9Mo 或0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2中选用合适的材料。当介质流速大于或等于30m/s时，应选用 00Cr17Ni14Mo2材料。对大径管道，宜选用碳钢+00Cr17Ni14Mo2复合
14、板卷制钢管；C) 应关注介质的流速和流态。对于可预见有严重冲刷的部位，宜选用大曲率半径的弯头及斜接 分支结构。3.4.2对于蒸馏装置以外的其它装置，应以该装置的原料来源、介质中的实际含硫含酸情况、介质的流 速、介质温度等为参数，参照3.4.条1确定主材材料。3.5 高温氢气和硫化氢共同存在腐蚀环境下的选材3.5.1 对于介质温度大于或等于200的含有氢气与硫化氢的管道，均应考虑高温氢损伤对材料选用的 影响，一般情况下，应以介质温度加一定裕量和氢分压为参数，按附录8进行预选材。3. 5. 2在满足3. 5.条1的基础上，对于介质温度大于或等于260的氢气与硫化氢共存介质管道，还应考虑 高温硫化氢
15、和氢气共同腐蚀对材料选用的影响，一般情况下，应以介质中硫化氢的含量和介质温度为 参数，并结合烃类物料的轻重类别，查附录C估算预选材料的腐蚀速率。3.5.3 根据预选材料的腐蚀速率，按下列规定确定主材材料：a) 所选材料的腐蚀速率不超过0.25mm/a;b) 当选用铬钼钢时，应考虑其可能发生的回火脆性问题；c) 当选用奥氏体不锈钢时，应选用稳定型奥氏体不锈钢。4 重点装置主要管道选材4.1加工高硫低酸原油蒸馏装置主要管道推荐用材（见表1）。表1加工高硫低酸原油蒸馏装置主要管道推荐用材管道位置管道名称推荐用材备注初馏塔塔顶油气管道碳钢见 3.2.2塔底油管道碳钢 /1Cr5Mo见331初馏塔顶分液罐罐顶不凝气管道碳钢见 3.2.2罐底污水管道碳钢见 3.2.2 c)常压塔、减压塔塔顶油气管道碳钢见 3.2.2常压塔、减压塔项分液罐罐顶不凝气管道碳钢见 3.2.2罐底污水管道碳钢见322 c)常压塔塔底渣油管道1Cr5Mo/1Cr9Mo见 3.3.l减压塔塔底渣油管道1Cr5Mo/1Cr9Mo见3.3.1常压炉进口t240C工艺管道1Cr5Mo见 3.3.l减
