API 571炼油厂损伤机理02.doc

第五节 炼油厂损坏机理5.1 通则5.1.1 在厚度上的均匀或局部失重 5.1.1.1 胺腐蚀 5.1.1.2 硫氢化氨腐蚀（碱式酸性水） 5.1.1.3 氯化铵腐蚀 5.1.1.4 盐酸（HCl）腐蚀 5.1.1.5 高温H2/H2S腐蚀 5.1.1.6 氢氟酸（HF）腐蚀 5.1.1.7 环烷酸腐蚀（NAC） 5.1.1.8 苯酚（碳酸）腐蚀 5.1.1.9 磷酸腐蚀 5.1.1.10 酸性水腐蚀（酸性） 5.1.1.11 硫酸腐蚀5.1.2 环境辅助开裂 5.1.2.1 连多硫酸应力腐蚀开裂（PASCC） 5.1.2.2 胺应力腐蚀开裂 5.1.2.3 湿H2S腐蚀（鼓泡/HIC/SOHIC/SCC） 5.1.2.4 氢应力开裂-HF 5.1.2.5 碳酸盐应力腐蚀开裂5.1.3 其它机理 5.1.3.1 高温氢侵蚀（HTHA） 5.1.3.2 钛氢化5.2 工艺装置流程图5.2.1 常减压装置5.2.2 延迟焦化5.2.3 流体催化裂化5.2.4 FCC轻油回收5.2.5 催化重整-CCR5.2.6 催化重整-固定床5.2.7 加氢装置-加氢精制、加氢裂化5.2.8 硫酸烷基化5.2.9 HF酸烷基化5.2.10 胺处理5.2.11 硫磺回收5.2.12 酸性水汽提5.2.13 异构化5.2.14 临氢重整5.1 通则在下面的章节中讨论炼油环境中发现的损伤机理。5.2节包括了工艺装置流程。这些流程显示了装置最容易发生某种腐蚀机理的部位。 5.1.1 在厚度上的均匀或局部失重 5.1.1.1 胺腐蚀 5.1.1.1.1 损害的描述a） 氨腐蚀主要是指发生在胺处理工艺碳钢设备上的均匀或局部腐蚀。腐蚀不是由氨引起的，而是由溶解的酸性气体（CO2和H2S）、氨降解产物、热稳定胺盐（HSAS）和其它杂质引起的。b） 在胺环境中碳钢的应力腐蚀开裂在5.1.2.2中讨论。 5.1.1.1.2 受影响的材料主要是碳钢，300系列不锈钢十分耐蚀。 5.1.1.1.3 鉴定因素a） 腐蚀取决于设计和实际操作、胺的类型、胺的浓度、杂质、温度和流速。b） 胺腐蚀与装置的操作密切相关。除了极少数例外外，对于一个正确设计和操作的装置，大部分部件可以采用碳钢。多数问题可以追究到错误的设计、差的实际操作或溶液污染。c） 腐蚀取决于使用的胺的类型。通常，链烷醇胺系统依据其侵蚀性由高到低依次为：单乙醇胺（MEA）、二乙二醇胺（DGA）、二异丙胺（DIPA）、二乙醇胺（DEA）、甲基二乙醇胺（MDEA）。d） 贫胺液通常腐蚀性轻，因为它们的电导率低、pH高。但是热稳定盐（HSAS）的过度积累，超过2%，会明显增加腐蚀速度，这取决于胺的类型。e） 在再生器顶部冷却器和出口管道、回流管道、阀、泵，氨、H2S和HCN会加速腐蚀。f） 虽温度增加，腐蚀速度增加，尤其是在富胺液系统。温度超过104，如果压力降足够高，会导致酸性气闪蒸和严重的局部腐蚀。g） 工艺物流流速会影响胺腐蚀速度和侵蚀的本质。腐蚀通常均匀，但高流速和湍流会导致局部厚度失重。对于碳钢，富胺液系统的普通流速限制通常为3到6fps，贫胺液系统为20fps。 5.1.1.1.4 受影响的装置或设备a） 胺装置在炼油厂用于去除来自常减压、焦化、FCC、临氢重整、加氢、尾气装置工艺物流中的H2S、CO2和硫醇。b） 再生塔重沸器和再生塔是温度和胺物流湍流最高的部位，会导致明显的腐蚀问题。c） 贫/富胺液换热器富胺液一侧、热贫胺管线、热富胺管线、胺溶液泵和回收装置也是腐蚀问题发生的部位。 5.1.1.1.5 损伤的形貌a） 碳钢和低合金钢遭受均匀腐蚀减薄、局部腐蚀或局部垢下侵蚀。b） 当工艺物流流速慢时，减薄是均匀的；当高流速且有湍流时，减薄是局部的。 5.1.1.1.6 防护/缓解a） 胺系统最有效的腐蚀控制措施是正确操作，特别要注意酸性气负荷。另外，为避免腐蚀性的胺降解产物，工艺温度不应超过推荐的限制。重沸器速度和温度的正确控制对于再生塔顶温度控制是十分必要的。b） 要注意避免HSAS积聚到不可接受的水平。c） 系统设计要考虑控制压力降的措施以减少闪蒸。在不可避免的部位，更换为300系列不锈钢或其它耐蚀合金。在吸收塔和汽提塔应采用SS410塔盘和内构件。d） 氧气渗入会导致高的腐蚀速度，并会导致热稳定胺盐的形成。储罐和波动的容器应当用惰性气体覆盖。e） 固体和碳氢化合物应当通过过滤和工艺控制从胺溶液中去除。对于固体去除，富胺液过滤可能比贫胺液过滤更有效。f） 缓蚀剂可以控制胺腐蚀在允许范围内。 5.1.1.1.7 检查和监测a） 目测和UT厚度测量是用于内部设备检查的方法。UT扫描仪或便携式射线仪用于外部检验。b） 腐蚀监测可以通过腐蚀挂片和/或腐蚀探针进行。c） 监测应当针对装置的热区，如重沸器进料和返塔线，热的贫/富胺液线、汽提塔顶冷却器管线。 5.1.1.1.8 相关的机理胺应力腐蚀开裂可以从5.1.2.2中找到。 5.1.1.1.9 参考文献（略）图5.1 MEA装置重沸器到再生塔管线焊缝发现的局部胺腐蚀。还有其它类似的例子，一些深度有一般厚度。它们通常最早由剪切波UT检查发现，并被错误地认为是裂纹。5.1.1.2 硫氢化氨腐蚀（碱式酸性水） 5.1.1.2.1 损害的描述a） 在加氢反应器流出物和处理碱式酸性水的装置存在严重的腐蚀。b） 加氢反应流出物系统发生的一些主要失效是由于局部腐蚀引起的。 5.1.1.2.2 受影响的材料a） 碳钢耐蚀性稍差。b） 300系列SS，双相钢，铝合金和镍基合金更耐蚀，取决于NH4HS的浓度和流速。 5.1.1.2.3 鉴定因素a） NH4HS浓度，流速和/或局部湍流，pH，温度，合金成分，流量分配，这些都是需要考虑的鉴定因素。b） 腐蚀速度随NH4HS浓度和流速的增加而增加，低于2wt%，溶液腐蚀性很低。高于2wt%，溶液的腐蚀性增加。c） 在加氢反应器，FCC反应器和焦化炉，原料中的N转化成氨，和H2S反应生成NH4HS。反应流出物中的NH4HS在温度低于66时从气相中析出，取决于一定的NH3和H2S浓度，导致结垢和堵塞，除非采用冲洗水冲洗。d） NH4HS沉积会导致垢下腐蚀和结垢。e） 注入到加氢反应流出物中的冲洗水中的氧和铁会导致腐蚀和结垢加重。f） 在FCC气体单元、焦化气体单元和酸性水汽提塔顶，由于氰化物的存在，会破坏保护性的硫化物膜，导致腐蚀加剧。 5.1.1.2.4 受影响的装置或设备a） 加氢装置l 当温度降低到49-66时，反应器流出物中的NH4HS盐会析出。l 可以在以下部位发现结垢和/或加速的腐蚀：l 空冷器管箱l 空冷器和换热器的出入口管。l 反应产物分离器的入口和出口管。l 反应产物分离器的酸性水排放管线；在控制阀后部，闪蒸可导致严重的冲蚀-腐蚀（图5-2）。l 高压分离器的水汽线（蒸发线）。l 含酸性水的反应器流出物分离器的油线。l 汽提塔顶酸性水。b） FCC装置NH4HS浓度通常低于2wt%，但高流速和/或氰化物的存在会破坏保护性的硫化亚铁膜。c） 酸性水汽提塔（SWS）汽提塔顶部管线、冷却器、回流罐和回流管线中的NH4HS浓度很高，可能存在氰化物。d） 胺装置在再生塔顶和回流管线可能存在高浓度的NH4HS，取决于装置操作。e） 延迟焦化在分馏塔下游气体浓缩单元会发现高浓度的NH4HS。 5.1.1.2.5 损伤的形貌a） 碳钢厚度上的均匀失重，浓度大于2wt%时，在方向变化或湍流区可能存在相当高的壁厚局部失重速度。b） 低流速会导致严重的垢下腐蚀，如果没有足够的水来溶解析出的NH4HS盐。c） 换热器可能由于结垢导致堵塞和功能下降。d） NH4HS会高速腐蚀海军黄铜管和其它铜合金。 5.1.1.2.6 防护/缓解a） 设计上应在空冷器出入口设置对称的和液压式的平衡流动。b） 当工艺条件变化时，要认真考察设计和局部流速，尤其是当NH4HS浓度超过2wt%和开始接近8wt%或更高时。c） 对于碳钢，保持流速在工厂导则范围10-20fps内。当NH4HS浓度高于8wt%时，碳钢可能会发生高的腐蚀速度。d） 在流速高于20fps时，使用耐蚀结构材料（如合金825，双相钢），取决于NH4HS浓度。e） 正确的设计和保证冲洗水中氧含量很低；提供足够的冲洗水来保证有足够的水维持液态来稀释NH4HS盐。使用正确的注入喷嘴和材质。f） 在SWS装置的塔顶冷却器可以采用钛和合金C276。g） 铝换热器管更容易发生冲蚀-腐蚀损坏。 5.1.1.2.7 检查和监测a） 详细的设计方案应当包括工艺工程师和材料/腐蚀工程师的建议以确定攻击的特殊区域。通过采样和计算确定NH4HS浓度。b） 在高和低流速区域经常使用UT扫描和/或RT横向厚度仪。c） 在高NH4HS浓度的控制阀后使用UT。d） 钢制空冷管束采用IRIS，RFEC和流量（通量）泄漏检查。e） 对于非磁性空冷器管束采用EC检查。f） 监测注水设备和流量表，以保证正确的操作。 5.1.1.2.8 相关机理磨蚀/磨蚀-腐蚀。 5.1.1.2.9 参考文献（略）图5-2 从HDT装置冷HPS出来的酸性水线上的2英寸碳钢弯头和直管段 5.1.1.3 氯化铵腐蚀 5.1.1.3.1 损伤的描述均匀或局部腐蚀，通常为点蚀，一般发生在氯化铵或胺盐沉积物下，通常没有自由水相的存在。 5.1.1.3.2 受影响的材料所有常用的材料都受影响，按耐蚀性能由低到高：碳钢，低合金钢，300系列不锈钢，合金400，双相不锈钢，800，825，合金625，C276，钛。 5.1.1.3.3 鉴定因素a） 浓度（NH3，HCl，H2O或胺盐），温度和水是鉴定因素。b） 当高温物流冷却时氯化铵盐会析出，取决于NH3和HCl的浓度，在温度正好大于水的露点温度（149）时会腐蚀管线和设备。c） 氯化铵盐吸湿，容易吸收水分。少量的水可能会导致十分严重的腐蚀（2.5 mm/y）。d） 氯化铵和氢氯化胺盐高水溶性，高腐蚀性，和水混合形成一个酸性溶液。一些中和胺和氯化物反应形成氯氢化胺，也有同样的性质。e） 腐蚀速度随温度的升高而升高。f） 当它们在水的露点温度以上沉积时，需要注水来溶解这些盐。 5.1.1.3.4 受影响的装置或设备a） 常减压塔塔顶l 塔顶，顶部塔盘，塔顶管线及换热器容易发生结垢和腐蚀。在低流速区，由于氯化铵或氯化胺从蒸汽中凝结出来形成沉积。l 如果存在氯化铵或氯化胺，塔顶循环回流物流会受到影响。b） 加氢反应器流出物会发生氯化铵结垢和腐蚀。如果换热器发生结垢或功能降低，需要采取水冲洗的措施。c） 催化重整反应器流出物和循环氢系统会发生氯化铵结盐和腐蚀。d） FCCU和焦化分馏塔塔顶和顶回流系统会发生氯化铵结盐和腐蚀。 5.1.1.3.5 损伤的形貌a） 盐通常为白色、绿色或灰色。水洗和/或吹扫会去除沉积物，这样在内部视觉检查过程中结垢的迹象可能会不明显。b） 盐下面的腐蚀通常是局部的，会导致点蚀。c） 腐蚀速度可能非常高。 5.1.1.3.6 防护/缓解耐点蚀的合金可以用于耐氯化铵盐，但即便是最耐蚀的镍基合金和钛合金也会遭受点蚀。a） 常减压装置l 通过电脱盐和/或向脱盐后的原油中注碱来降低进塔原料中的氯化物含量。l 在塔顶线采用注水来冲洗盐的沉积物。l 加入成膜胺型缓蚀剂以控制腐蚀。b） 加氢装置l 控制反应器原料中的氯化物含量。l 控制补充氢中的氯化物。l 在反应流出物系统连续或间断注水以冲洗盐沉积物。c） 催化重整l 反应器流出物可以采取脱氯处理。l 在一些情况下可以采用水洗，但系统必须仔细设计。l 一些塔顶系统可能需要成膜或中和型胺。 5.1.1.3.7 检查和监测a） 氯化铵盐的积聚可能在十分局部的地方发生，导致腐蚀很难被检查到。b） RT或UT厚度检查可以用来确定剩余壁厚。c） 监测进料和流出物中的水可以确定存在的氯化物和氨的量，但是需要工艺模拟来确定浓度和露点温度。如果计算出氯化铵盐沉积温度，温度监测和控制就会十分有效，以保证金属温度在盐沉积温度以上。d） 沉积物的存在可以通过换热器的压力降升高和热效率降低来检查。e） 可以采用腐蚀挂片或探针，但是盐必须沉积在探针元件表面以检查腐蚀。 5.1.1.3.8 相关机理HCl腐蚀（见5.1.1.4） 5.1.1.3.9 参考文献（略）5.1.1.4 盐酸（HCl）腐蚀 5.1.1.4.1 损伤的描述a） 盐酸（HCl溶液）会导致均匀和局部腐蚀，在很宽的浓度范围内对多数普通结构材料有十分强的侵蚀性。b） 炼油厂的损伤通常与蒸馏、分馏或汽提塔顶部物流中的含水和氯化氢的蒸汽凝结导致的露点腐蚀有关。冷凝液中的第一滴水酸性非常高（低pH），会导致高的腐蚀速度。 5.1.1.4.2 受影响的材料炼油厂使用的所有常用结构材料。 5.1.1.4.3 鉴定因素a） 盐酸的浓度、温度和合金成分。b） 随盐酸浓度的增高和温度的增加，腐蚀加剧。c） 在换热器和管线的氯化铵或氯化胺盐下可以形成HCl溶液。沉积物从工艺介质或注入的冲洗水中吸收水分。在干燥的工艺物流中氯化氢的腐蚀性很低，但是有水形成盐酸后腐蚀就变得十分强。d） 当暴露在pH低于4.5得任何浓度的HCl中时，碳钢和低合金钢会遭受严重的腐蚀。e） 在任何浓度或温度下，300系列不锈钢和400系列不锈钢通常不耐HCl腐蚀。f） 合金400，钛和其它镍基合金在一些炼油环境中耐稀HCl性能良好。g） 氧化剂（如氧、三价铁离子、铜离子）的存在会增加腐蚀速度，尤其是对合金400和合金B-2。钛在氧化条件下性能优越，但在干HCl环境中迅速失效。 5.1.1.4.4 受影响的装置或设备在一些装置中会发现HCl腐蚀，尤其是常减压装置，加氢装置和催化重整装置。a） 常减压装置l 在常压塔塔顶系统，HCl的腐蚀在塔顶蒸汽物流第一滴水凝结时发生。此时，水的pH值十分低，可以导致管道，换热器壳体、管束、管箱和冷的死角处的高腐蚀速度。l 在减压塔抽空器和塔顶冷却设备中同样存在HCl腐蚀。b） 加氢装置l 氯化物可以以原料油中的有机氯形式或随循环氢进入装置，反应生成HCl。l 氯化铵盐可以在装置的不同部位形成，包括热进料/流出物换热器的流出物一侧，因为此处同时存在NH3和HCl，会在流出物物流中随水凝结出来。l 从分馏段出来的含HCl物流在与水接触的混合点处会发生严重的酸露点腐蚀。c） 催化重整装置l 氯化物可以从催化剂中汽提出来，反应形成HCl，随物流经过流出物管线、再生系统、稳定塔、脱丁烷塔和进料/预热换热器。l 从气体装置分馏段出来的含HCl蒸汽会造成混合点或酸露点腐蚀。 5.1.1.4.5 损伤的形貌a） 碳钢和低合金钢遭受均匀减薄、局部腐蚀或垢下腐蚀。b） 300系列SS和400系列SS会遭受点蚀，300系列SS会发生氯化物应力腐蚀开裂。 5.1.1.4.6 防护/缓解a） 常减压装置l 优化原油罐中水的分离和排放及电脱盐操作以降低进入常压塔的原油中的氯含量。在塔顶回流罐水中的氯含量通常控制在20ppm以内。l 升级碳钢到镍基合金或钛可以降低HCl腐蚀问题。钛管可以解决多数塔顶冷却器管束的腐蚀问题。l 加入冲洗水可以使塔顶物流骤冷，以帮助稀释冷凝液中的盐酸浓度。l 电脱盐后注碱是另一个减少塔顶HCl量的常用方法。必须使用正确的设计和操作导则以避免原料预热系统的碱性应力腐蚀开裂和结垢。l 在常压塔塔顶管线水的露点以前可以混合注入氨、中和胺和成膜胺。b） 加氢装置l 降低从上游装置带来的水和氯化物盐，包括中和胺的氢氯酸盐。l 减少H2中的HCl（例如，安装捕集器或防护床以去除来自催化重整装置的氢气中的Cl-离子）。l 选择耐蚀的镍基合金。c） 催化重整l 和加氢装置一样，但是，水冲洗也被用于去除高水溶性的氯化物。推荐对这一设备进行尤为认真的设计和操作。降低原料中的水和/或氧含量可以降低从催化剂上提取的氯化物量。l 可以使用氯化物床和氯化物处理器上的特殊吸附剂来去除循环氢中和液态碳氢化物物流中的氯化物。 5.1.1.4.7 检查和监测a） 对于碳钢，损伤通常是均匀减薄，但在水相凝结的地方可能是非常局部的。b） 在含干燥氯化物的物流和含自由水的物流混合点及饱和水物流冷却到露点温度下时，会发生严重的腐蚀。c） 使用自动超声波扫描方法或轮廓射线仪可以发现局部减薄的部位。d） 为了减少HCl腐蚀的影响，工艺和腐蚀监测是一个完整方案中的重要组成部分。e） 常压塔顶回流罐底部水的pH值通常每班都检查。其它参数如氯化物和铁离子监测频率低一些，但确实需要经常监测。f） 其它装置的水相通过从分馏塔或汽提塔顶罐定期取水样也要进行监测。g） 有计划地安装腐蚀探针和/或腐蚀挂片可以提供损伤的程度和速度方面的额外信息。 5.1.1.4.8 相关机理氯化铵腐蚀（见5.1.1.3），氯化物SCC和局部腐蚀（见4.5.1）。 5.1.1.4.9 参考文献（略） 5.1.1.5 高温H2/H2S腐蚀 5.1.1.5.1 损伤的描述在温度高于260时，H2S中存在的H2会增加高温硫化物腐蚀的程度。这种形式的硫化通常会导致与加氢装置热回路有关的厚度上的均匀腐蚀。 5.1.1.5.2 受影响的材料按耐蚀性能由低到高排列：碳钢，低合金钢，400系列SS，300系列SS。 5.1.1.5.3 鉴定因素a） 影响高温硫化的主要因素是温度，氢气的存在，H2S的浓度和合金成分。b） 当有足够的氢，腐蚀速度比那些没有氢存在的高温硫化要高很多。c） 硫化速度的增加随H2S含量，尤其是温度的增加而增加，如图5-3所示。d） 在汽油脱硫装置和加氢裂化装置，腐蚀速度比石脑油脱硫装置要高，因子大约为2。e） 硫化的敏感性是由合金的化学成分决定的。f） 合金中Cr含量的增加提高了耐蚀性（图5-4）。但是，如果Cr含量低于7-9Cr，性能提高很少，如表5-1所示的相对速度降低因子。g） 含Cr镍基合金和不锈钢相近，相近的Cr含量耐蚀性能相近。 5.1.1.5.4 受影响的装置或设备a） 在有高温H2/H2S物流的装置设备管线中存在这种腐蚀，包括所有的加氢装置，如加氢脱硫，加氢精制和加氢裂化装置。b） 在氢气加入点的下游腐蚀速度明显增加。 5.1.1.5.5 损伤的形貌a） 腐蚀表现为工艺侧厚度的均匀减薄，同时生成FeS膜。b） 膜的体积大约是损失金属体积的5倍，可能有多层。c） 金属表面牢固结合的有光泽的膜可能被误认为是没受影响的金属。 5.1.1.5.6 防护/缓解a） 腐蚀损伤可以通过采用高Cr含量的合金来降低。b） 在操作温度下，300系列SS如304L，316L，321和347十分耐蚀。 5.1.1.5.7 检查和监测a） UT，VT和RT厚度读数被用于监测厚度的损失。b） 实际操作温度应当根据现场比较设计进行校正。c） 工艺仿真应当定期检验，以确定H2S含量没有明显增加。 5.1.1.5.8 相关机理没有氢存在的高温硫化在4.4.2中讨论。 5.1.1.5.9 参考文献（略）表5-1 速度因子&Cr含量合金速度因子CS，C-0.5Mo11Cr-0.5Mo0.962.25Cr-0.5Mo0.915Cr-0.5Mo0.807Cr-1Mo0.749Cr-1Mo0.68图5-3 从改进的Couper-Gorman曲线得到的石脑油脱硫装置H2/H2S环境中碳钢的腐蚀速度。图5-4 H2/H2S环境中不同合金的腐蚀速度曲线 5.1.1.6 氢氟酸（HF）腐蚀 5.1.1.6.1 损伤的描述HF酸腐蚀会导致高速的均匀或局部腐蚀，会伴随着氢开裂、鼓包和/或HIC/SOHIC（见5.1.2.3和5.1.2.4） 5.1.1.6.2 受影响的材料a） 碳钢，铜-镍合金，合金400。b） 其它镍基合金，如合金C276也可在一些环境中应用。c） 低合金钢，300系列SS和400系列SS容易发生腐蚀和/或开裂，通常不适用与HF酸环境。 5.1.1.6.3 鉴定因素a） 控制因素包括HF酸浓度（水含量），温度，合金成分，杂质的存在（如氧和硫化合物）。b） 在干的浓酸中，碳钢形成一层保护性的氟化物膜。在高流速或湍流下保护性膜的损失会导致腐蚀速度大幅增加。c） 水的存在会使氟化物膜不稳定，转化成一个大容积的没有保护性的膜。d） 最基本的问题是酸相的“水中的HF”浓度。尽管工艺物流可能主要由碳氢化合物组成，酸被认为是一个分离的相。浓度由酸相中存在的水含量决定。e） 典型的HF烷基化装置酸中的水含量为1-3%，相当于水中的HF浓度为97-99%，温度通常低于66。在这种条件下，碳钢被大量使用，除了操作需要特别允许的设备（如泵、阀、插入装置）。f） 腐蚀速度随温度的升高和HF浓度的降低（水含量的增加）而增加。g） 对于碳钢，残余元素（%Cu，%Ni，%Cr）会加速装置一定部位的腐蚀，但并没有正式发布的工厂推荐指南。一些用户限制总残余元素（RE）含量最大为0.20%，这里，RE=%Cu+%Ni+%Cr，见图5-5。h） 氧杂质增加了碳钢的腐蚀速度，促进了合金400的腐蚀和SCC。 5.1.1.6.4 受影响的装置或设备a） HF烷基化装置的管线和设备，暴露在含酸物流下的扩口管线和下游装置也会受到影响。b） 多数设备用碳钢制作，除了HF酸再蒸馏/再生塔和酸释放中和剂容器，它们通常部分或全部采用合金400。c） 再下面的地方会发现高的腐蚀速度：l 管道和设备操作温度高于66。l 死角部位，包括安全阀入口，小通风孔和排放口。l 在lsostripper，脱丙烷塔，HF汽提塔/丙烷汽提塔的顶部管线和换热器中凝结的塔顶蒸汽。l 法兰面。l 用于加热含酸物流的换热器管束，如酸蒸馏器。d） 在lsostripper和脱丙烷塔顶部及管线、换热器发现由于氟化亚铁腐蚀产物导致严重的结垢。 5.1.1.6.5 损伤的形貌a） 碳钢的腐蚀为局部均匀腐蚀或严重的减薄。b） 腐蚀会伴随着由于氢应力开裂、鼓包和/或HIC/SOHIC损伤导致的开裂。c） 由于氟化亚铁膜导致的结垢通常也伴随着腐蚀。d） 合金400显示厚度的均匀损失，但并没有伴随着明显的成膜。e） 在氧存在时，非应力释放的合金400与湿HF蒸汽接触时对应力腐蚀开裂敏感。应力释放的或平衡热处理可能会减小合金400在这种条件下的敏感性。 5.1.1.6.6 防护/缓解a） 在66以上操作的碳钢应当密切监测厚度损失，可能需要升级到合金400。b） 腐蚀可以通过装置认真操作降低原料中的水、氧、硫和其它杂质来防护。c） 保持对循环酸中的水含量的控制。d） 合金400（实心或包覆）可以用于消除与鼓包、HIC/SOHIC有关的问题。应力释放热处理可以降低SCC的可能性。e） 合金C276可以用于合金400发生开裂的部位。 5.1.1.6.7 检查和监测a） UT和RT可用于监测厚度损失。b） 在API RP571中列出了推荐采用的监测小孔径管道、法兰面腐蚀、鼓包和HIC/SOHIC的方法。 5.1.1.6.8 相关机理碳钢和合金400在HF中的环境开裂。参考5.1.2.4氢氟酸中的氢应力开裂和5.1.2.3关于鼓包和HIC/SOHIC损伤的讨论。 5.1.1.6.9 参考文献（略）图5-5 碳钢管线的横截面显示了焊缝右边高残余元素含量管道的腐蚀和左边低残余管线的对比 5.1.1.7 环烷酸腐蚀（NAC） 5.1.1.7.1 损伤的描述主要发生在常减压装置及处理含环烷酸油品的下游装置中，是一种高温腐蚀。 5.1.1.7.2 受影响的材料碳钢，低合金钢，300系列不锈钢，400系列不锈钢，镍基合金。 5.1.1.7.3 鉴定因素a） NAC是环烷酸含量（中和值），温度，硫含量、流速和合金成分综合作用的结果。b） 随油相中酸度的增加，腐蚀增加。c） 中和值或总酸值（TAN）是一种酸度（有机酸含量）的测量，分析方法有很多，如ASTM D-644。但是，NAC腐蚀与不含自由水的热干碳氢化物物流有关。d） 原油的总酸值可能会产生误导，因为酸的家族有一定的沸点范围，会在不同的侧线集中。因此，NAC是由实际物流而不是原油决定的。e） 不同的酸有不同的环烷酸族组成，其腐蚀性明显不同。f） 目前没有被广泛接受的可以将腐蚀速度和不同的影响因素结合起来的预测方法。g） 有观点认为，硫促进硫化亚铁的生成，对NAC有缓蚀作用。h） 环烷酸可以去除金属表面的硫化亚铁保护膜。i） 当硫含量非常低时，即使TAN为0.10，NAC仍可能是一个特别的问题。j） NAC通常发生在温度高于218的物流，但有低于177的报道。温度一直到到400时都有严重的腐蚀，但是，在温度达到427的热焦化柴油中也发现了NAC。k） 在下游的加氢和FCCU装置，环烷酸被催化反应破坏。l） 合金中的钼含量增高可以提高耐蚀性。根据原油及侧线中的TAN，Mo含量最小为2-2.5%。m） 腐蚀在两相物流（汽相和液相）、高流速或湍流区、汽相凝结成液相的蒸馏塔等部位最严重。 5.1.1.7.4 受影响的装置或设备a） 常减压装置加热炉炉管；常压和减压转油线；减底管线；AGO循环；HVGO和LVGO循环。在加工高TAN原料的延迟焦化装置的LCGO和HCGO中有NAC的报道。b） 在高流速、湍流、流向改变的管道部位最容易发生NAC，如泵的内构件、阀门、弯头、三通、减压器及流动波动的部位如焊缝和热偶套管。c） 常减压塔内构件在闪蒸区、填料和高酸物流凝结或高速液滴冲击的部位发生腐蚀。d） 在常减压装置的下游和任何加氢点的上游中的热碳氢物流也有NAC。 5.1.1.7.5 损伤的形貌a） NAC的特征是局部腐蚀，点蚀，或高流速区由流动导致的沟槽。（图5-6和图5-7）。b） 在低流速的凝结区，一些合金包括碳钢、低合金钢和400系列SS显示厚度上的均匀损失和/或点蚀。 5.1.1.7.6 防护/缓解a） 对于没有设计成耐NAC的装置和/或系统部件，建议改变或混炼原油，胜迹材质，利用化学缓蚀剂或其中的一些联合控制。b） NAC可以通过混合原油以降低TAN和/或增加硫含量来降低。c） 使用高Mo含量的合金来提高耐蚀性。d） 高温NAC缓蚀剂有成功的案例，但必须考虑对下游催化剂活性的潜在危害。缓蚀剂的有效性需要认真监测。e） 对于严重的环境，需要采用317L型不锈钢或其它含Mo量高的合金。 5.1.1.7.7 检查和监测a） UT和RT可以用于检测壁厚，但局部磨蚀很难确定，因此一般RT是基本检测方法，随后是UT厚度测量。b） 监测原油和侧线物流中的TAN和硫含量，以确定酸在不同馏分中的分布。c） 可以采用电阻腐蚀探针和腐蚀挂片架。d） 可以检测物流中的Fe和Ni含量来评估系统的腐蚀。e） 有报道说氢探针可以检测NAC。 5.1.1.7.8 相关机理硫化在多数存在NAC的环境中是一个必须考虑的竞争机理。当减薄发生时，很难区分NAC和硫化。 5.1.1.7.9 参考文献（略）表5-2 按照耐NAC增加的顺序排列的合金CS，1.25C-0.5Mo，2.25Cr-0.5Mo，5Cr-0.5Mo，12Cr9Cr-1Mo，304L SS，321SS，347SS316SS317SS6%Mo合金合金625，合金276图5-6 减压蒸馏装置减压炉出口10英寸5Cr弯头因NAC造成的磨蚀-腐蚀损伤图5-7 由图5-6减压炉提供原料的减压塔HVGO段的410SS塔盘和泡罩遭受严重的NAC 5.1.1.8 苯酚（碳酸）腐蚀 5.1.1.8.1 损伤的描述在使用苯酚作为溶剂去除润滑油原料中的芳烃化合物的装置中，碳钢发生此类腐蚀。 5.1.1.8.2 受影响的材料按耐蚀性能增加的顺序：碳钢，304L，316L，合金C276。 5.1.1.8.3 鉴定因素a） 鉴定因素包括温度，水含量，合金化学成分和流速。b） 当温度低于121时，在处理单元的腐蚀通常很小。c） 在回收单元发生腐蚀，此处的作用是将用过的苯酚通过汽化来分离。d） 在热抽提回路，硫和有机酸可以导致环烷酸腐蚀和硫化。e） 在温度高于232时，碳钢和304/304L不锈钢在苯酚环境中快速腐蚀。f） 稀的水溶液（5-15%苯酚）对抽提干燥冷凝器的腐蚀十分严重。g） 高流速会促进局部腐蚀。 5.1.1.8.4 受影响的装置或设备在润滑油装置的苯酚抽提设备。 5.1.1.8.5 损伤的形貌a） 碳钢的腐蚀通常表现为均匀或局部腐蚀。b） 会发生由于磨蚀导致的厚度局部损失。c） 在塔顶回路会发现磨蚀-腐蚀和/或凝结液的腐蚀。 5.1.1.8.6 防护/缓解a） 腐蚀可以通过正确选材和控制苯酚溶剂化学成分来有效控制。b） 在回收单元，塔顶管道回路的最大设计流速为30fps。c） 回收塔顶温度至少应当控制在露点温度以上17。d） 在处理含苯酚水的干燥塔顶部、苯酚闪蒸塔顶部、各种冷却器壳体和分离罐可以采用316L不锈钢。e） 抽提炉的管子和端板应当使用316L。f） 在高流速或316L不适用的部位可以采用合金C276。 5.1.1.8.7 检查和监测a） UT和RT可以检查厚度的损失。b） ER腐蚀探针和腐蚀挂片被用于腐蚀监测。 5.1.1.8.8 相关机理没有。 5.1.1.8.9 参考文献（略） 5.1.1.9 磷酸腐蚀 5.1.1.9.1 损伤的描述磷酸常用于聚合装置的催化剂。根据水含量，它可以导致碳钢的点蚀和局部腐蚀。 5.1.1.9.2 受影响的材料按照耐蚀性能排列：碳钢，304L不锈钢，316L不锈钢，合金20。 5.1.1.9.3 鉴定因素a） 酸浓度，温度和杂质。b） 如果没有水的存在，固体磷酸催化剂对碳钢没有腐蚀性。当水存在的时候，碳钢会发生严重的腐蚀。c） 随温度增加，腐蚀速度增加。d） 腐蚀可以在8小时内穿透1/4英寸厚的钢管。e） 多数腐蚀发生在停工的水冲洗过程中。f） 杂质，如氯化物，可以增加磷酸腐蚀。 5.1.1.9.4 受影响的装置或设备a） 有水和催化剂混合的聚合装置中的设备管线。b） 腐蚀通常发生在没有循环或循环很小的低流速区域，如有足够停留时间允许酸形成的管线集合管、水壶形再沸器底部、部分焊透焊缝、换热器。 5.1.1.9.5 损伤的形貌碳钢的均匀或局部减薄。 5.1.1.9.6 防护/缓解a） 当水无法去除时，选择耐蚀材料是唯一的选择。b） 对于100%的磷酸，304L不锈钢可以耐到49，316L不锈钢可以耐49-107。c） 沸点温度下，316L不锈钢和合金20在浓度高达85%的磷酸中有效。 5.1.1.9.7 检查和监测a） UT和RT可用于厚度测量。b） 一级塔顶接受器的水样中的铁离子分析。c） 一级塔顶冷却器和再沸器的排水中采用ER探针和/或腐蚀挂片进行在线腐蚀监测。 5.1.1.9.8 相关机理没有。 5.1.1.9.9 参考文献（略） 5.1.1.10 酸性水腐蚀（酸性） 5.1.1.10.1 损伤的描述a） 在pH 4.5到7.0之间含H2S的酸性酸性水中发生碳钢腐蚀，CO2可能也会存在。b） 含有大量的氨、氯化物、氰化物的酸性水会对pH值有明显影响，本节不做讨论。 5.1.1.10.2 受影响的材料a） 主要影响碳钢。b） 不锈钢，铜合金和镍基合金通常耐蚀。 5.1.1.10.3 鉴定因素a） 鉴定因素包括H2S含量，温度，pH，流速和氧含量。b） 酸性水中的H2S浓度取决于气相中的H2S分压、温度和pH。c） 在一定的压力下，酸性水中的H2S浓度随温度增加而降低。d） H2S浓度的增加会降低溶液的pH值到4.5。pH值低于4.5的物流通常含有强酸，强酸是主要的腐蚀介质（见5.1.1）。e） 在pH高于4.5时，硫化亚铁膜会限制腐蚀速度。f） 在一些pH高于4.5的环境下，会形成一个厚的多孔的硫化物膜。这可以促进硫化物沉积下的点蚀。通常，这不影响均匀腐蚀速度。g） 其它杂质对水pH的影响很大。例如，HCl和CO2降低pH值（酸性更强）；氨会明显增加pH而且通常与碱式酸性水有关，此时主要是硫氢化氨腐蚀（见5.1.1.2）。h） 空气或氧化剂的存在会增加腐蚀，通常导致点蚀或垢下侵蚀。 5.1.1.10.4 受影响的装置或设备酸性酸性水主要发生在高H2S和低NH3含量的FCC和焦化气体分离装置的塔顶系统。 5.1.1.10.5 损伤的形貌a） 酸性酸性水的腐蚀主要为均匀减薄。但是会发生局部腐蚀或局部垢下侵蚀，尤其是有氧存在时。含CO2的环境可能还伴随着碳酸盐应力腐蚀开裂（见5.1.2.5）。b） 300系列不锈钢容易发生点蚀、缝隙腐蚀和/或氯化物应力腐蚀开裂。（见4.5.1）。 5.1.1.10.6 防护/缓解a） 在温度低于60，没有氯化物应力腐蚀开裂（CSCC）的环境可以使用300系列不锈钢。b） 铜合金和镍基合金通常不容易发生酸性酸性水腐蚀。但是，当氨存在时，铜合金会发生腐蚀。 5.1.1.10.7 检查和监测a） 局部减薄的部位可以通过扫描超声波测厚的方法或轮廓射线照相术来发现。b） 对于碳钢，损伤通常为均匀减薄，但在高流速或湍流的特殊区域会非常局部，尤其是在有水相凝结的部位。c） 为了降低酸性酸性水的影响，工艺和腐蚀监测是控制方案中的重要部分。d） 顶部缓冲罐的排水应当定期进行pH监测。e） 正确安装腐蚀探针和腐蚀挂片可以为潜在的损伤程度和速度提供额外的信息。 5.1.1.10.8 相关机理在这些环境中需要考虑的其它因素包括湿H2S损伤（见5.1.2.3）和碳酸盐SCC（见5.1.2.5）。 5.1.1.10.9 参考文献（略） 5.1.1.11 硫酸腐蚀 5.1.1.11.1 损伤的描述硫酸可以促进碳钢和其它合金的均匀和局部腐蚀。碳钢的热影响区会遭受严重的腐蚀。 5.1.1.11.2 受影响的材料按照耐蚀性提高的顺序：碳钢，316L SS，合金20，高硅铸铁，高镍铸铁，合金B-2和合金276。 5.1.1.11.3 鉴定因素a） 酸浓度，温度，合金含量，流速，杂质及氧化剂的存在。b） 图5-8显示了碳钢的腐蚀速度与硫酸浓度和温度的关系图。c） 如果流速超过2-3fps（0.6-0.9m/s），碳钢的腐蚀速度明显增加。d） 水的混合点导致热量释放，在酸被稀释的部位发生高的腐蚀速度。e） 氧化剂的存在会大幅度提高腐蚀速度。 5.1.1.11.4 受影响的装置或设备a） 硫酸烷基化装置和废水处理装置会受影响。b） 硫酸烷基化装置容易发生腐蚀的部位包括反应器流出线，再沸器，脱正丁烷塔塔顶系统，碱处理单元（图5-9和图5-10）。c） 酸通常在分馏塔和再沸器的底部积聚并浓缩。 5.1.1.11.5 损伤的形貌a） 多数为均匀腐蚀，但碳钢热影响区腐蚀迅速。b） 在低流速或静止区域如储罐或罐车会发生氢沟槽。c） 硫酸侵蚀焊接留下的溶渣。d） 如果腐蚀速度和流速高，就不会留下垢。e） 钢铁在稀酸中的腐蚀通常为整体金属失重或点蚀，随着温度和流速的增加腐蚀加重。 5.1.1.11.6 防护/缓解a） 腐蚀可以通过选材和在设计流速内的正确操作来降低。b） 合金如合金20，合金904L，合金C-276耐稀酸腐蚀，在表面形成一层保护性的硫酸铁膜。c） 酸化的产品物流可以用碱冲洗以中和酸。 5.1.1.11.7 检查和监测a） 在湍流区和最热的部位采用RT或UT检测。b） 用挂片或ER探针进行腐蚀监测。 5.1.1.11.8 相关机理没有 5.1.1.11.9 参考文献（略）图5-8 硫酸腐蚀数据图5-9 在折流板下部的加速腐蚀图5-10 硫酸烷基化装置碱水冲洗罐碳钢水汽线的沟槽腐蚀 5.1.2 环境辅助开裂 5.1.2.1 连多硫酸应力腐蚀开裂（PASCC） 5.1.2.1.1 损伤的描述a） 一种通常发生在停工、开工和有水和湿气存在的操作过程中的应力腐蚀开裂。开裂是由于硫化物垢、空气和水形成的含硫酸作用在敏化的奥氏体不锈钢上引起的。b） 通常靠近焊缝或高应力区域。c） 开裂蔓延迅速，在数分钟或小时内就会穿透管线和部件的壁厚。 5.1.2.1.2 受影响的材料300系列不锈钢，合金600/600H和合金800/800H。 5.1.2.1.3 鉴定因素a） 需要环境、材料和应力的共同作用。l 环境-金属部件在硫化合物环境中表面形成硫化物垢。垢可以和空气（氧）和湿气作用形成含硫酸（连多硫酸）。l 材料-材料必须处于敏感的或“敏化”的状态。l 应力-残余或施加的。b） 在制造、焊接或高温环境过程中，受影响的合金由于暴露在升高的温度中而造成敏化。敏化是指由于组分/时间/温度的原因在金属的晶界形成碳化铬。敏化在400-815的温度范围内发生。c） 合金的碳含量和热处理过程对其敏化的敏感性有十分明显的作用。在焊缝的热影响区，常规或控制碳级别的不锈钢如304/304H和316/316H尤为敏感。低碳“L”级（0.03%）敏感性低，通常焊接时没有敏化问题。L级别的不锈钢在长期操作温度不超过399的环境中不敏化。d） 大多部件的残余应力通常都足以促进开裂。 5.1.2.1.4 受影响的装置或设备a） 所有在含硫环境中使用的敏感合金。常见的损坏的设备包括换热器管，炉管和管线。b） 燃油、气、焦碳和大多其它燃料的燃烧加热器会受影响，这取决于燃料中的硫含量。c） 在FCC装置发生过严重的案例（气动环、压力通风系统、滑阀、旋分器部件、膨胀节波纹管和管线）。d） 加氢装置（加热炉管，热进料/流出物换热器管束，波纹管）。e） 常减压和焦化装置（管线）。f） 暴露在含硫燃烧产物的锅炉和高温设备。 5.1.2.1.5 损伤的形貌a） 通常发生在焊缝附近，有时也发生在金属本体（图5-12）。通常非常局部而且不容易发现，直到开工或有时在操作中出现裂纹时才发现。b） 开裂在晶间发展（图5-13）。c） 厚度的腐蚀或损失通常可忽略。 5.1.2.1.6 防护/缓解a） 如果设备打开或暴露在空气中，应当采取防护方法以降低或消除PASCC，包括在停工过程或停工后立即用碱或苏打灰溶液冲洗设备以中和含硫酸，或在停工中用干燥的氮气或氮气/氨保护，以防止接触空气。参考NACE RP0170指南。b） 对于加热炉，保持燃烧室加热到露点温度以上，以阻止在加热炉管表面形成酸。c） 低碳等级不锈钢如304L/316L/317L比控制碳等级不锈钢性能好，但如果在538中暴露几小时或长期在400以上操作，L级别也会发生敏化。d） 可以通过向这些合金添加少量的Ti和Nb来提高耐PASCC的能力。常用有化学稳定级别（奥氏体不锈钢321和347，镍基合金825和625）。e） ASTM规范允许轧制产品在稳定状态而不是溶液退火状态下运输。这种热处理可以降低潜在的敏化问题，尤其是321。f） 在化学稳定不锈钢所有的焊缝完成后要进行899的热稳定处理，以降低敏化和PTA敏感性。这种热处理在现场很难进行。g） PASCC敏感性可以参照ASTM A262 Practice C通过实验室腐蚀测试来获得。对L和/或化学稳定级别，在测试前通常要进行敏化热处理。 5.1.2.1.7 检查和监测a） PT检查可以用于检测PASCC开裂（图5-12到图5-16）。但是，因为裂纹充满坚硬的垢物，需要采用研磨的方法来提高PT和灵敏度。b） PASCC开裂对于检验来说是一个挑战，因为开裂直到条件正好转变时才发生。c） 在操作过程中监测PASCC开裂不现实。在操作过程中，条件导致的开裂通常不发生。 5.1.2.1.8 相关机理也被称为连多硫酸应力腐蚀开裂（PTA SCC），晶间腐蚀（IGC）和晶间侵蚀（IGA）。 5.1.2.1.9 参考文献（略）图 5-12 染色渗透检验表明焊缝周围存在大量的O.D.开裂图5-13 金相试样的高倍数显微照片显示了晶间开裂和晶粒脱落图5-14 304不锈钢催化剂回收管线和焊颈法兰的PT检查图5-15 图5-14中靠近法兰的催化剂回收线的横截面显示在焊缝HAZ区有裂纹，倍数3x图5-16 高倍数显示晶间开裂，倍数 200x 5.1.2.2 胺应力腐蚀开裂 5.1.2.2.1 损伤的描述a） 胺开裂是钢铁在拉伸应力和腐蚀的联合作用