一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种低合金钢在加氢装置空冷器系统腐蚀性能的评价方法，(1)模拟空冷器管束上部HCl

【技术实现步骤摘要】
一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，特别涉及一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法。

技术介绍

[0002]随着原油的重质化、劣质化，以及深度加工、高质量和环保友好的要求，加氢技术得到了推广应用。加氢装置工程实践发现，即使依据现行的标准如SH/T/3096～2012《高硫原油加工装置设备和管道设计选材导则》、API RP 941～2016《炼油厂和石油化工厂用高温高压临氢作业用钢》等选材和应用后，加氢装置仍然发生腐蚀，尤其是换热器及其相连管道(统称为换热器系统)。由于炼化产品易燃、易爆，安全风险较高，因此，换热器系统腐蚀失效一直是石油炼化行业十分关注的问题。
[0003]经调研可知，加氢装置换热器系统输送的介质多元且复杂，包括烃类、气体(硫化氢、氯化氢、氨气和水蒸气等)和结垢相(NH4Cl等)。介质流动输送过程中涉及反应、流动、传热、相变等过程协同作用。当热油气进入换热器系统后，温度逐步降低，蒸汽冷凝成水滴，氯化氢首先溶解在冷凝水中使pH迅速下降，形成酸性环境。针对管束漏点查找发现，发生泄漏的部位集中在管束的上半部分，主要是油气介质混有少量的冷凝水。泄漏原因在于材料发生了HCl
‑
H2S
‑
H2O环境的露点腐蚀。
[0004]另外，调研换热器系统检修情况可知，换热器系统部分管束内结垢严重，垢层下金属呈现凹坑甚至穿孔。垢层主要组分是NH4Cl、NH4HS和硫铁化合物。干燥的NH4Cl和NH4HS虽不具备腐蚀性，但会引起重大堵塞问题。NH4Cl具备吸潮性，一旦潮解就会造成严重的垢下腐蚀；NH4HS溶解后形成强酸环境，严重腐蚀金属。
[0005]综上所述，加氢装置换热器系统低温(小于200℃)腐蚀中，管程上部主要是HCl
‑
H2S
‑
H2O露点腐蚀，管程下部主要是铵盐垢下腐蚀。因此，建立一种在加氢装置换热器系统用低合金钢腐蚀性能评价方法具有现实意义，既有利于排查现有系统的安全隐患，又能够为选材的进一步优化提供技术信息，进而提高换热器系统的安全系数。
[0006]公开的专利技术专利“一种加氢装置分馏系统在线工艺防腐的方法”(公开号CN201910128352.8)，从公开内容看，是一种加氢装置分馏系统在线工艺防腐的方法。通过设置高效油水分离模块、预混合洗涤器、变径式径向洗盐芯管以及亲疏水纤维组合破乳
‑
波纹强化快速油水分离器，完成对冷高压分离器、冷低压分离器中油相夹带的含高盐、高氨氮水的高效脱除，之后对混合低分油进行洗涤萃取、油水分离等过程，进而使进入分馏系统中的混合低分油中无机氯离子含量低于1mg/L。该方法降低了低分油中腐蚀性无机盐含量，避免后续分馏系统结盐。但是该专利不涉及换热器系统用金属材料的腐蚀性能，不能为设备安全性评价和选材优化提供有利信息。
[0007]公开的专利技术专利“防止NH4HS冲蚀的加氢反应流出物空冷器系统优化方法”(公开号CN200910102149.X)，从公开内容看，通过注水量的优化、H2S分压的优化、空冷器平均流速的优化和空冷器出口温度的优化，提供了防止NH4HS冲蚀的加氢反应流出物空冷器系统
优化方法。可避免REAC系统腐蚀失效，确保系统安全、稳定、长周期运行。该专利是从炼化工艺优化方面着手，不涉及空冷器系统用金属材料腐蚀性能，也未能提供一种空冷器用金属材料腐蚀性能的评价方法。
[0008]范金福等人的论文《流速对垢下腐蚀的影响及其腐蚀机理》通过室内失重试验和FLUENT软件模拟研究了垢下腐蚀行为，确定了实际生产中较易发生垢下腐蚀的区域。但是腐蚀环境考虑的不够全面，缺失了管路上部HCl
‑
H2S
‑
H2O露点腐蚀性能的考量，同样未能提供空冷器用金属材料的腐蚀性能评价方法，不能为设备选材提供参考。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法，为石油炼化行业设备安全性评价和选材优化提供依据。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0011]一种低合金钢在加氢装置换热器系统腐蚀性能的评价方法，将低合金钢试样分别进行换热器管束上部HCl
‑
H2S
‑
H2O环境的腐蚀模拟和换热器管束底部垢下的腐蚀模拟，综合评价低合金钢腐蚀性能，包括：
[0012](1)模拟换热器管束上部HCl
‑
H2S
‑
H2O环境腐蚀
[0013]①
将低合金钢试样置于封闭釜中，通入模拟HCl
‑
H2S
‑
H2O环境的溶液，低合金钢试样完全浸没于模拟HCl
‑
H2S
‑
H2O环境的溶液中，通入氮气除氧，氮气通入量为100～150mL/min；流速3m/s～6m/s；
[0014]②
试验装置温度控制40℃～110℃，试验时间720h以上；
[0015]③
试验结束后，运用失重法测定低合金钢试样的HCl
‑
H2S
‑
H2O环境腐蚀速率；
[0016](2)模拟换热器管束底部垢下腐蚀
[0017]①
将低合金钢试样置于封闭釜中，注入模拟垢下腐蚀环境的溶液，低合金钢试样完全浸没于模拟垢下腐蚀环境的溶液中，通入氮气除氧，氮气通入量为100～150mL/min；模拟垢下腐蚀环境的溶液pH小于7.0；流速3m/s～6m/s；
[0018]②
试验装置温度控制150℃～200℃，试验时间720h以上；
[0019]③
试验结束后清除低合金钢试样表面腐蚀产物；
[0020]当低合金钢试样最深凹坑深度D(mm)、腐蚀后试样平均厚度记为H(mm)；低合金钢试样初始厚度记为H0(mm)，则：
[0021][0022]最深凹坑腐蚀深度＝H0‑
(H
‑
D)；
[0023][0024]其中，M0为初始试样重量，(g)；M1为实验后去除腐蚀产物试样重量，(g)；S为试样腐蚀表面积，(cm2)；ρ为钢的密度，(g/cm3)。
[0025](3)评价方法
[0026]①
如果D＝H，说明低合金钢试样穿孔，已发生腐蚀失效，判定该低合金钢耐蚀性能不合格；
[0027]②
如果D＜H，说明低合金钢试样未穿孔；
[0028]低合金钢试样同时满足HCl
‑
H2S
‑
H2O环境腐蚀速率＜2.50mm/a和则判定该低合金钢腐蚀性能合格，适用于加氢装置换热器系统。
[0029]所述的换热器管束上部HCl
‑
H2S
‑
H2O环境是模拟加氢装置换热器系统管束上部的露点腐蚀，采用组分为HCl和H2S水溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低合金钢在加氢装置空冷器系统腐蚀性能的评价方法，其特征在于，将低合金钢试样分别进行空冷器管束上部HCl
‑
H2S
‑
H2O环境的腐蚀模拟和空冷器管束底部垢下的腐蚀模拟，综合评价低合金钢腐蚀性能，具体步骤包括：(1)模拟空冷器管束上部HCl
‑
H2S
‑
H2O环境腐蚀
①
将低合金钢试样置于封闭釜中，通入模拟HCl
‑
H2S
‑
O2环境的溶液，低合金钢试样完全浸没于模拟HCl
‑
H2S
‑
H2O环境的溶液中，通入氮气除氧，氮气通入量为100～150mL/min；流速3m/s～6m/s；
②
试验装置温度控制40℃～110℃，试验时间720h以上；
③
试验结束后，运用失重法测定低合金钢试样的HCl
‑
H2S
‑
H2O环境腐蚀速率；(2)模拟空冷器管束底部垢下腐蚀
①
将低合金钢试样置于封闭釜中，注入模拟垢下腐蚀环境的溶液，低合金钢试样完全浸没于模拟垢下腐蚀环境的溶液中，通入氮气除氧，氮气通入量为100～150mL/min；模拟垢下腐蚀环境的溶液pH小于7；流速3m/s～6m/s；
②
试验装置温度控制150℃～200℃，试验时间720h以上；
③
试验结束后清除低合金钢试样表面腐蚀产物；其中，M0为初始试样重量，g；M1为实验后去除腐蚀产物试样重量，g；S为试样腐蚀表面积，cm2；ρ为钢的密度，g/cm3；H0为试样的初始厚度，mm；D为试样的最深凹坑深度，mm；H为腐蚀后试样平均厚度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾芳芳，陈义庆，李琳，高鹏，钟彬，王储，苏显栋，伞宏宇，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：