一、概述

近年來，大慶石化公司煉油廠加工俄羅斯高硫原油量逐年遞增，對過程設備的腐蝕、設備設計的材料選擇及防護等均是一個新課題。本文就加氫裂化和加氫精制裝置加工高硫原料油工藝設備的腐蝕及主要防護措施做一探討。在加氫裂化和加氫精制裝置中，操作條件變化很大，操作溫度從高溫到低溫(400℃～常溫)，壓力從高壓到低壓(3～15MPa)。因此，過程設備的氫和硫化氫腐蝕在不同設備的不同部位存在不同的形態。目前，主要有以下幾種形式。

1.低溫部位H2S+H2O的腐蝕環境

即通常所說的濕硫化氫腐蝕，一般指液相水和硫化氫共存(或含水物流在露點以下)時硫化氫引起的腐蝕。在含硫原油加工中，這種腐蝕存在于加氫裂化和精制裝置高壓分離器、低壓分離器、原料油罐、反應流出物空冷器，某些中、低壓含硫化氫換熱器及其相應管線。

2.高溫H2S+H2腐蝕環境

原油中總硫含量與腐蝕性能之間并無精確關系，主要影響因素是參與腐蝕反應的有效硫化物含量(如H2S、單質硫、硫醇等活性硫)及易分解為硫化氫的硫化物含量。硫化物分解和操作條件相關，當操作溫度大于240℃時，硫化物開始分解，生成H2S，對設備的腐蝕也開始，并隨溫度的升高腐蝕加重；在340～500℃時，硫化氫開始分解為H2和S，其所形成的FeS保護膜雖然有防止進一步腐蝕的作用，但如果有酸存在(如HCL)，酸和FeS反應會使腐蝕進一步加劇，而且，高溫游離出來的氫離子，滲透到鋼中使鋼產生氫鼓泡。

3.高溫H2S+H2的腐蝕部位

高溫H2S+H2的腐蝕部位主要存在于加氫裂化裝置的加氫反應器，反應產物換熱器及相應管線。腐蝕形態為均勻腐蝕、氫脆和氫腐蝕，對18-8Ti型不銹鋼管束尚有各種類型的應力腐蝕開裂。

4.氫脆

氫脆是鋼中吸收氫所引起的脆化現象，即鋼在臨氫條件下使用時，氫以原子狀態擴散浸入晶格間，又以分子狀態積聚于結晶晶界或非金屬雜物周圍。為此，在抗拉強度或硬度上雖然沒有特別引人注目的變化，但常溫附近條件下的缺口強度或延性、韌性都顯著降低，有時還產生裂紋，受到氫脆的材料經過脫氫處理后，如果沒產生裂紋，其延性和韌性會得到恢復。據報道，這種現象不只發生在高溫高壓氫氣中，即使在常溫高壓氫氣中承受載荷時，也曾出現過脆化的例子。

5.氫剝離

氫剝離是在高溫高壓的氫氣氛中，氫擴散浸入鋼中，當設備在停工冷卻過程中，溫度降至150℃以下時，由于氫氣來不及向外釋放，鋼中吸藏了一定量的氫，這樣在某個條件下就產生堆焊層與母材的開裂現象。

二、防止加工高硫原料油設備腐蝕的若干對策

1.材料選擇

根據國內外的最新報道及實驗得出的數據，盡可能選用Mn含量較低的碳鋼，如國內材料20R.20鍛鋼，國外CR5(抗氫鼓泡鋼)SB42(日本牌號)，而且，對于條件比較苛刻和較大型設備宜采用有附加特殊要求的如SA516GR.70這類具有較高強度的壓力容器用抗HIC鋼；為保證設備安全長周期運行，在溫硫化氫應力腐蝕環境中，其設備的腐蝕裕度一般按4～5mm考慮。

2.焊接工藝的選擇

為防止堆焊層與母材產生剝離，在反應器和高壓換熱器的雙層堆焊中，底層應選用抗氫剝離性能較好的Cr20-Ni10型308或Cr25-Ni13型309，表層選用抗連多硫酸的347型，而且控制堆焊層表面以下3mm處為奧氏體+鐵素體及少許馬氏體組織，鐵素體含量應控制在小于8%為宜。對大型加氫反應器的焊接方法，焊材選用，焊接順序均應以降低設備的焊接殘余應力，保證母材與焊縫性能一致為原則。

3.產品最終熱處理溫度的控制

溫度控制在不低于677℃，既保證設備本身各項綜合性能，又可消除焊接產生的各項殘余應力。

4.用于加氫裂化裝置大型設備的新材料的開發及應用

近年來，由于重質或超重質油裂化新工藝的出現，使設備的使用條件更趨高溫高壓化。同時，為了提高經濟效益，裝置都向大型化發展，隨之而來的是設備的大型化。在20世紀80年代及90年代初，國內加氫裂化裝置的加氫化反應器最大直徑為3400mm，最大噸位為500t(殼體重)，目前茂名加氫脫硫反應器的直徑已達到4200mm。在未來幾年內，預計將要開工建設的加氫裂化裝置的反應器直徑可達4400mm，質量將達上千噸，如果仍采用原來的Cr-Mo鋼，則會使設備壁厚增加，給制造、運輸帶來很大困難，而且這些材料處在450℃的高溫區，強度值急劇下降。因此，也希望材料能有更高的強度，尤其是高溫蠕變強度。在這種情況下，國外從20世紀80年代起進行高溫高壓加氫反應器用新材料的開發工作，并取得成功，且已在工業裝置的關鍵設備中采用。這種新的Cr-Mo鋼材料已納入ASME標準。

三、結語

近年來，隨著國內煉油工業煉制高含硫原油的需求加大及加氫裂化與脫硫裝置的增多，在高硫原油的過程設備材料選用上確實是一個新課題。本文根據大慶石化公司加氫裝置生產設計經驗，提出了一些粗淺的看法，由于操作經驗、理論研究的差異以及在硫化物、高溫硫的腐蝕速率及活性硫在加工中轉變條件方面等問題。