高含硫天然气净化装置腐蚀特征与典型腐蚀案例分析

相关高含硫天然气净化装置的工程建设、设备制造、材料选型等标准规范较少,多采用或借鉴石油炼制行业标准。普光气田天然气净化厂自2009年投产至今,因高酸性气体腐蚀,以及酸性气体、制造缺欠、材料缺陷等多因素耦合腐蚀,引发装置设备或设施多次泄漏,成为制约工厂安全、高效、长周期运行的主要问题。通过统计分析历年异常事件、设备检维修台账、压力容器管道检测台账等,归纳了高含硫净化装置重点腐蚀区域、影响因素、腐蚀机理,得出湿硫化氢腐蚀、高温硫腐蚀、二氧化硫腐蚀、垢下腐蚀为主要腐蚀形式;从区域、类别、诱因等不同角度归纳了腐蚀分布规律,脱硫、硫磺回收系统腐蚀占比达80%以上;重点剖析了基于硫化氢、液硫、制造缺欠等因素的典型腐蚀案例,提出了高含硫天然气净化装置腐蚀防控措施,为同类酸性气田装置、设备腐蚀监检测和防控提供了借鉴。

锅炉水冷壁管失效分析

锅炉水冷壁管材料为20G钢,在320℃和10.3 MPa下使用约5年后外表面出现鼓包并泄漏。对失效的水冷壁管进行了宏观检查、化学成分分析、力学性能检测、金相检验、腐蚀产物分析及锅炉水质检测。结果表明:水冷壁管失效是由于锅炉水碱性超标从而发生高温碱腐蚀所致。

825合金在含单质硫高温高酸性环境中的局部腐蚀行为

在132℃、H_(2)S分压4.8MPa、CO_(2)分压1.6MPa、氯离子质量浓度42750mg·L^(-1)的气田模拟地层水中,通过腐蚀挂片试验研究了825合金在含单质硫(每升地层水中包裹合金的单质硫质量为10g)与不含单质硫条件下的局部腐蚀行为。结果表明:在不含单质硫条件下825合金几乎不发生腐蚀,腐蚀6d时的腐蚀速率仅为0.0077mm·a^(-1);添加单质硫腐蚀3d时腐蚀速率达到0.0552mm·a^(-1),合金发生了严重的局部腐蚀,随腐蚀时间的延长,合金表面局部腐蚀坑面积、腐蚀坑最大深度和腐蚀速率增大。在不含单质硫条件下合金表面腐蚀产物极少,主要为FeCO_(3),在含单质硫条件下,随着腐蚀时间的延长,表面腐蚀产物增多,主要为FeCO_(3)与FeS;单质硫在高温下发生歧化反应产生H^(+)和S^(2-),使825合金表面腐蚀产物膜破裂,从而加剧了局部腐蚀。

燃用高硫煤锅炉受热面硫腐蚀分析与防治

燃用高硫煤会引发水冷壁高温硫腐蚀减薄、横向开裂及尾部烟道的低温露点腐蚀。对三类腐蚀失效样品进行宏观检查、金相分析、扫描电子显微镜观察及能谱分析,结合现场工况,分析腐蚀机理与原因,得出燃煤全硫量及现场吹灰器布置对高温硫腐蚀具有重要促进作用的结论。基于该结论,建议电厂在检修期间加强对吹灰器附近管道壁厚进行检查,该建议已帮助多个机组顺利排除安全隐患。

燃烧高硫煤对冲锅炉水冷壁高温腐蚀研究

针对某电厂哈尔滨锅炉厂设计制造的HG1021/18.2-YM3型亚临界自然循环锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行了研究,在检修期间了解到水冷壁存在较为突出的腐蚀问题,并针对问题提出风向调整和假想切圆直径改造方案,了解改造后水冷壁高温腐蚀问题的改善效果。分析认为与低氮改造后空气分级燃烧技术、四角切圆燃烧器直径过大有关;通过改造后炉内速度场、温度场、CO浓度场和O_(2)浓度场、H_(2)S浓度场观察,证实改造方案可改变火焰冲刷问题、缩小高温区域、提升氧化性气氛,调节炉内H_(2)S浓度。最后通过实际工程验证,改造后方案可有效改变水冷壁重点区域高温腐蚀问题。

过热器管道爆裂原因

某二次过热器在使用2个月后发生爆裂现象,采用宏观观察、化学成分分析、X射线衍射分析、扫描电镜和能谱分析、金相检验等方法对管道开裂原因进行分析。结果表明:管道外部的高温烟气中含有硫、磷、氯等元素,其中硫元素含量较高,导致管道外壁发生氧化腐蚀,管道在烟气冲刷的作用下发生腐蚀减薄,导致其承载能力下降,最终管道减薄较严重区域在内部蒸汽压力的作用下发生一次性爆裂现象。

影响废酸再生装置长周期运行的问题及解决措施

介绍了某炼化公司湿法废酸再生工艺流程,对装置运行过程中影响长周期运行的瓶颈问题进行原因分析,针对装置高温换热器管束开裂、高温除尘器过滤效果不佳、导热盐换热器频繁发生泄漏、导热盐控制阀阀盖泄漏、一级反应器入口烟气风机振动大等问题,采取了相应的整改措施,取得了良好的效果,为同类湿法废酸再生装置提供借鉴。

660 MW等级燃重油锅炉水冷壁高温硫腐蚀研究

本文介绍了某660 MW等级燃高硫份重油项目锅炉水冷壁腐蚀情况,探讨研究了炉膛水冷壁高温硫腐蚀机理,分析了该类型锅炉炉膛水冷壁产生高温腐蚀的具体原因,并针对性提出了防止腐蚀的措施。

高含硫环境中地面集输管线材质腐蚀影响因素

根据国内某高含硫气田集输管线内高含H2 S(8%～ 16 % )、CO2 (5 %～ 10 % )的高压腐蚀环境 ,分析了可能存在的腐蚀影响因素 ,并采用静态高温高压釜研究了H2 S、CO2 、温度、Cl-以及元素硫等不同腐蚀影响因素对2 0 # 钢的作用规律。结果表明 ,在试验研究的范围内 ,2 0 # 钢的腐蚀比较严重 ,腐蚀速率在 0 .348～ 2 .5 5 9mm/a之间 ,但温度、水中Cl-含量以及元素硫是影响 2 0 # 钢腐蚀程度的主要因素 :水中Cl-含量越高 ,2 0 # 钢的腐蚀速率越大 ;温度为 4 0℃时 2 0 # 钢的腐蚀速率相对较大 ;元素硫的存在会加速 2 0 # 钢的失重腐蚀和点蚀 ,最大点蚀深度为4 .86 7mm/a。通过室内研究 ,建议现场采取适当的措施清除集输管线内沉积的元素硫 ,而且最好不要让集输管线的温度停留在 4 0℃左右 ,以减轻对管线的腐蚀 ;此外 。

普光气田地面生产系统腐蚀控制技术及其效果

高含硫天然气田地面生产系统面临H2S/CO2以及元素硫共存等苛刻条件下的腐蚀问题,这是目前开发此类气田的难点之一。通过分析普光高含硫气田开发过程中运用的腐蚀控制技术及其效果,可为有效控制此类油气田开发过程中的腐蚀问题提供依据。首先将室内模拟试验选材和缓蚀剂筛选作为控制腐蚀开裂和电化学腐蚀失重的主要措施,结合腐蚀挂片、探针、电指纹监测、超声成像测厚和智能清管检测以及服役前后材料理化性能对比测试,确定材料服役过程中的腐蚀特征、腐蚀机制以及缓蚀剂作用效果,从而为进一步针对腐蚀关键部位的腐蚀控制和监检测提供依据。该腐蚀控制综合技术的运用效果表明,目前普光气田整体腐蚀速率小于0.076mm/a,材料力学性能未出现损伤退化,处于受控状态。而元素S沉积和地层水聚集将诱发少量局部腐蚀,这一问题将成为腐蚀控制的重点。

对冲燃烧锅炉防高温硫腐蚀改造的数值研究

针对某600MW超临界对冲燃烧锅炉在低氮技术改造后侧墙壁面出现明显的还原性高温硫腐蚀现象,采用在侧墙添加贴壁风装置方案,并对添加贴壁风装置前后工况进行了全炉膛数值模拟,分析了侧墙壁面附近的烟气成分分布以及贴壁风对炉内燃烧和高温硫腐蚀的影响.结果表明:未添加贴壁风装置的原始工况下,壁面附近CO主要集中在侧墙中心,且O2体积分数较低,模拟所得还原性区域与实测腐蚀位置吻合良好;添加贴壁风装置后,侧墙CO体积分数明显下降,O2体积分数明显升高,壁面的还原性气氛得到有效改善,且此方案对炉内燃烧和污染物排放的影响较小.

气固相硫协同作用下水冷壁的高温腐蚀特性

利用高温管式炉对电站锅炉水冷壁受热面常用的两种管材(12Cr1Mo VG和15Cr Mo G)开展高温腐蚀实验研究,采用腐蚀增重法,得出气相硫、气固相硫作用下试片的腐蚀动力学曲线,并利用SEM和EDS对腐蚀试片表面及断面的微观形貌和元素成分进行分析。结果表明:两种材料的腐蚀动力学曲线都满足双对数曲线规律,气固相硫协同作用对金属的腐蚀性强于单因素气相硫的影响,15Cr Mo G的抗腐蚀性能优于12Cr1Mo VG;腐蚀层大致可以分为3层,依次为剥离叶片层、过渡层和腐蚀渗透层,气相硫腐蚀下腐蚀层较厚并且质地紧密,气相硫与固相硫协同腐蚀下腐蚀层较薄并且质地疏松,极易剥落;此外腐蚀层中存在硫元素富集现象,腐蚀渗透层中的硫元素质量分数高达6.65%,并且氧元素含量从金属基体表面到腐蚀层表面呈现递增规律。

燃煤硫的析出和迁移特性及其对锅炉水冷壁高温腐蚀的影响

利用具有滴管炉和固定床特点的试验反应系统,研究了3种典型原煤样品在热解和燃烧过程中硫的析出和迁移特性,得到煤种、温度、升温模式和过量空气系数对硫析出特性的影响规律.通过煤粉燃烧模拟电站锅炉烟气气氛,研究了硫及其化合物对水冷壁管高温腐蚀的影响.对腐蚀试样表面的微观分析表明:温度越高、过量空气系数越小,腐蚀试样表面氧化皮越厚;随着温度升高,气相含硫产物转化率提高.

对冲燃烧锅炉水冷壁高温硫腐蚀分析及防治

在某超临界600MW机组对冲燃烧锅炉检修中发现,侧墙水冷壁存在严重的腐蚀现象。对该区域腐蚀进行检查和烟气氛围测试发现,腐蚀类型为高温还原性硫腐蚀,且侧墙中间区域腐蚀较为严重,其中侧墙壁面附近烟气中腐蚀性气体H2S的体积分数高达10-3以上。对此,设计了一套安装于燃烧区域侧墙水冷壁上的贴壁风系统,改造后A、B侧墙的H2S体积分数分别下降了83.20%和87.16%,A、B侧墙的O2体积分数分别提高了224.5%和155.3%。增加贴壁风系统可有效抑制侧墙还原性气氛的形成,从而控制了水冷壁的高温硫腐蚀。

燃煤锅炉用水冷壁管腐蚀失效分析

通过宏观形貌检查、化学成分分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等手段,分析了某发电厂锅炉水冷壁管腐蚀破坏的原因。结果表明:水冷壁管破坏的主要原因是由于外壁高温烟气腐蚀与内壁垢下腐蚀、酸腐蚀共同作用的结果。燃煤中S含量和Cl含量高是引起外壁高温烟气腐蚀的主要因素;内壁存在的元素S和Cl是局部产生点蚀的主要原因。

炼油装置元素S高温腐蚀产物FeS_2的自然氧化性

使Fe2O3和Fe(OH)3分别与元素S在不同条件下进行硫化反应,并采用X射线衍射仪鉴定硫化产物组成,在95℃恒温水浴中对硫化产物进行氧化反应,考察了硫化温度和硫化时间对硫化产物自然氧化性的影响。结果表明,元素S高温硫化产物主要是FeS2。硫化产物FeS2具有较高的自然氧化性,随着硫化温度升高,硫化时间延长,硫化产物的自然氧化性增大,更容易发生氧化放热反应,造成油品火灾和爆炸事故。元素S与Fe2O3硫化温度在360℃以上,与Fe(OH)3硫化温度在300℃以上时,其硫化产物FeS2具有较高的自然氧化性。硫化时间在24h以上时,Fe2O3、Fe(OH)3的硫化产物自然氧化性较大。

温度对钢材在高硫高酸值原油中腐蚀行为的影响

采用高温高压釜研究了20钢、1Cr5Mo钢、304不锈钢和316L不锈钢在不同温度下在高硫高酸原油中的腐蚀行为。利用扫描电镜和能谱技术测试了腐蚀产物膜的微观形貌与产物膜的化学组成。结果表明:4种钢材在高温原油中的耐蚀性优劣为:316L不锈钢>304不锈钢>1Cr5Mo钢>20钢;4种钢材的腐蚀速率总体上随温度的升高而增大,当温度大于200℃时,20钢和1Cr5Mo钢的腐蚀速率增加较快,而不锈钢在200℃以上时腐蚀速率随温度变化并不明显;钢材在200℃及以下的原油中主要为轻微的环烷酸腐蚀,当温度达到280℃附近时,硫开始参与反应,形成了环烷酸与活性硫协同腐蚀的环境,腐蚀速率较大。

耐硫酸露点用ND钢应用性的研究

ND钢具有很高的抗硫酸露点腐蚀能力,并具有在含有SO_4^(2-)+Cl^-及Cl^-溶液中的高耐腐蚀性能。与20g相比,还具有较高的中温(200℃～400℃)力学性能,故在一定范围内可替代20g、Corten,Sten、CRI及普通304及316不锈钢。

Q235B彩钢板的腐蚀原因分析

通过宏观形貌观察、化学成分分析、扫描电镜及EDS能谱分析等手段,分析了某企业车间屋顶Q235彩钢板腐蚀失效的原因,并给出了改进措施。结果表明:屋顶彩钢板的严重腐蚀是高温气流及氧和硫腐蚀共同作用的结果,车间屋顶局部环境中超高浓度的SO_2是腐蚀速率增大的主要原因;建议在彩钢板表面喷涂防锈漆或聚脲材料,改进生产工艺和流程,做好定期检验和在线检查工作。

加氢反应加热炉管道泄漏失效的分析

炼油厂加氢装置受到H2S腐蚀易引发安全事故。采用宏观检测、力学性能测试、金相显微分析、扫描电镜(SEM)观察、裂纹尖端及扩展部位的成分的电子能谱分析,对TP321钢制加氢反应加热炉炉管泄漏原因进行了分析。结果表明:焊接时连续快速加热使碳铬化合物沿晶界析出,导致焊缝晶界附近贫铬使其抗腐蚀性能下降,油气中含有较高浓度的H2S,从而在焊缝晶界处发生高温H2S腐蚀产生裂纹,裂纹在残余应力及其他外力的作用下以穿晶和沿晶混合模式扩展,最终导致炉管泄漏,设备失效。