7、H2S+NH3 +H2O腐蚀

　　【定义】H2S+NH3 +H2O腐蚀是指在H2S、NH3、H2O共同作用下，造成的腐蚀现象。腐蚀主要表现为垢下腐蚀，NH4HS的垢下腐蚀。主要发生在高压空冷器及下游脱水线。

　　【腐蚀机理】在H2S环境下，H2S与金属反应，形成FeS保护膜。但工艺介质流速过高，则会因冲刷造成保护膜损坏。反应式为：Fe+H2S→FeS+H2。在H2S和NH3浓度高，即含高浓度NH4HS的湿环境下，按照如下反应式进行反应，FeS与NH4HS生成络合物，造成保护膜损坏，并且腐蚀加剧。反应式为：FeS+6NH4HS→[Fe(NH3)6]2+。通过这些反应，在局部高流速部位和湍流部位产生严重的壁厚减薄。

　　产生局部流速过大的原因：由污染物和堵塞引发的偏流和湍流;由设计不当引起的偏流。在流速极低的部位和滞留部位也可能产生腐蚀。其原因是当流速小的时候，在低流速部位和滞留部位产生堆积物，在这些堆积物下面产生高浓度NH4HS，引发局部腐蚀。另外。在硫化铁堆积时，同铁产生原电池，硫化铁变成阴极，有促进腐蚀的可能性。

　　根据美国防腐蚀工程师联合会(NACE)标准，防腐措施依照空冷器管子物流腐蚀系数Kp值。

　　Kp= (H2S)mol%×(NH3)mol%

　　其中：H2S——物流中H2S的浓度 mol%;

　　NH3——物流中NH3的浓度 mol%;

　　当Kp<0.07时，材料可以选用碳钢。

　　当Kp=0.1%～0.5%材料为碳钢，流速适应范围为4.6～6.09m/s。

　　当Kp>0.5%当流速当流速低于1.5～3.05m/s或流速高于7.62m/s时，选用3RE60 Monel或Incoloy800高合金材料。反应流出物空冷器要求衬316L保护套管。

　　【防腐对策】

　　■严格控制Kp值。

　　■管子入口衬316L不锈钢保护套管。

　　■在高压空冷前注水，注入水溶性缓蚀剂，防止胺盐结晶。

　　■采用对称平衡型结构，以利于流体分配均匀。

　　■操作上避免偏流。

　　选材要点

　　1、高硫低酸值原油在高温下主要是高温硫腐蚀，选用设备材料以含适量的Cr为主;高硫高酸值原油在高温下主要是环烷酸的腐蚀，选用设备材料以含Mo=2%～3%(wt)的TP316不锈钢最为有效。

　　2、设计腐蚀裕量最大不应超过6mm，否则应更换材料。

　　3、高温临氢环境下操作的设备根据操作的氢分压和操作温度参照纳尔逊曲线选材。

　　4、高温H2+H2S腐蚀根据Couper曲线选材。

　　5、高温硫腐蚀根据McConomy曲线选材。

　　6、根据预选材料的腐蚀速率，按下列原则确定主材材料：

　　(1)所选材料的腐蚀速率不超过0.25mm/a;

　　(2)当选用铬钼钢时，应考虑其可能发生的回火脆性问题;

　　(3)当选用奥氏体不锈钢时，应选用稳定型奥氏体不锈钢。

　　7、湿酸性腐蚀环境下的选材

　　(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：

　　①对于有少量凝结水出现的气相介质环境，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。

　　②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：a)当介质中的硫化氢含量小于50μg/g时, 主材可选用碳钢;b)当介质中的硫化氢含量为50～10000μg/g时，如果液相的pH值为5.5～7.5，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”;c)当介质中的硫化氢含量大于10000μg/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;d)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。

　　③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。

　　(2)当湿硫化氢腐蚀环境中同时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：

　　①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;

　　②对于液相介质环境，主材的选用视下列情况分别处理：a)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;b)当介质温度大于110℃时，主材宜选用超低碳奥氏体不锈钢。

　　8、高温硫、高温硫化物腐蚀环境下的选材

　　(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McConomy估算预选材料的腐蚀速率，然后按下列原则确定主材材料：

　　①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;

　　②应优先选用碳钢、1Cr5Mo，必要时可选用1Cr9Mo材料;

　　③对大口径管道，宜选用碳钢+不锈钢复合板卷制钢管。

　　(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。

　　9、温氢气和硫化氢共同存在腐蚀环境下的选材

　　(1)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，按纳尔逊曲线进行预选材。

　　(2)在上面的基础上，对于介质温度大于或等于200℃的氢气与硫化氢共存介质管道，还应考虑高温硫化氢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Couper曲线估算预选材料的腐蚀速率。