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酸性水汽提塔顶空冷器出口管线弯头腐蚀分析及防护

文档作者：陈博徐晨曦雷建李鹏飞王英魁文档来源：中国石油天然气股份有限公司		点击数：	更新时间： 2022年01月23日
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文章编号： １０００‐７４６６（２０１６）增刊１‐００６４‐０４ 　　①
酸性水汽提塔顶空冷器出口管线弯头
腐蚀分析及防护
陈　博，徐晨曦， 雷　建， 李鹏飞， 王英魁
（中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司，新疆独山子　８３３６９９）
摘要：对独山子石化分公司炼油厂第二联合车间加氢型酸性水汽提装置汽提塔顶空冷器至回流罐
管线弯头腐蚀泄漏现象进行了宏观检查和壁厚测定分析，认为引起弯头腐蚀穿孔的主要原因是，在
湿硫化氢条件下，管线内介质气液分层，液相在重力作用下加剧了对管线弯头处的冲刷，从而引起
管线弯头腐蚀穿孔。根据腐蚀原因分析和工程应用经验认为，采用更换腐蚀部位管线并涂刷涂料
内防腐的方法，可以有效避免弯头腐蚀。
关键词： 汽提塔顶空冷器； 弯头； 酸性水； 腐蚀； 防护
中图分类号： TQ０５１ ．５ ； TE９６５ 　　文献标志码：B 　doi ：１０ ．３９６９／j ．issn ．１０００‐７４６６ ．２０１６ ．S１ ．０１５
Corrosion Analysis and Protection of Outlet Pipe Elbow on
Acidic Water Stripping Tower Air Cooler
CHEN Bo ， XU Chen‐xi ， LEI Jian ， LI Peng‐fei ， WANG Ying‐kui
（CNPC Dushanzi Petrochemical Company ， Dushanzi ８３３６９９ ， China）
Abstract ： A microscopic inspection on corrosion leakage phenomenon on return tank pipe elbow
and analysis on wall thickness measurement in Dushanzi Petrochemical Company Refinery ．The
main reason is that they were under the condition of wet hydrogen sulphide ，gas‐liquid stratified
medium in side pipeline ，and the liquid under the action of gravity aggravated erosion of pipe elbow
，thus leading to the corrosion in the pipeline elbow perforation ．Using replacement parts of
pipeline corrosion and besmear brushing paint anticorrosion methods can effectively avoid such
corrosion ．
Key words ： stripper overhead air cooler ；elbow ；sour water ；corrosion ；provention
　　中国石油独山子石化分公司炼油厂第二联合车
间加氢型酸性水汽提装置汽提塔顶空冷器至回流罐
管线规格为饱２７３ mm × ８ ．５ mm ，材质为２０ 钢，介
质为酸性气、水蒸气。２００９‐０９ 装置投用，２０１３‐０５
该管线弯头处出现点状泄漏，在弯头泄漏点附近进
行测厚，发现３００ mm × １００ mm 的减薄区域。用钢
板在减薄区域进行局部焊接贴补，但由于贴补钢板
未完全覆盖减薄区域，导致使用６ 个月后贴补钢板
边缘又出现泄漏，故在２０１３‐１２ 对整个弯头进行了
包焊处理。２０１４‐０５ 更换该弯头后，对穿孔弯头刨
开进行了腐蚀原因分析。
1 　加氢型酸性水汽提装置工艺简介
加氢型酸性水汽提装置处理的原料来自
２００ 万t／a加氢裂化装置、３００ 万t／a 直馏柴油加氢
精制装置的含硫酸性水混合后的酸性水，酸性水主
要成分为水、H２ S 、NH３ 、NH４
＋ 、HS－ 以及少量的
油、CN － 等。酸性水进入酸性水汽提塔，由汽提塔
　第４５ 卷　增刊１ 　　　　　　　　　　　　石　油　化　工　设　备　　　　　　　　　　　　Vol畅４５ 　Supplement １ 　
　２０１６ 年８ 月　　　　　　　　　　　　PETRO‐CHEMICAL EQUIPMENT 　　　　　　　　　　　　　　　Aug畅２０１６ 　
① 　收稿日期： ２０１６‐０３‐２０
　作者简介： 陈　博（１９８４‐） ，男，甘肃山丹人，助理工程师，从事硫磺装置腐蚀管理工作。
塔底重沸器加热，将H２ S 和NH３ 从酸性水中汽提
出来，再经塔顶空冷器冷却至９０ ℃ 后进入塔顶回流
罐进行气、液分离。分离出的含NH３ 酸性气送至硫
磺回收及尾气处理单元回收处理，含有H２ S 、NH３
及HCN 等物质的酸性水作为汽提塔顶回流水回
用。塔底出来合格的净化水，经换热回收余热后作
为其他装置的回用水。净化水中硫化物质量浓度不
大于５０ mg／L 、氨氮质量浓度不大于１００ mg／L ，含
氨酸性气组分为体积分数４０ ．１３％ 的H２ S 、体积分
数３２ ．９１％ 的NH３ 、体积分数２６ ．９６％ 的水和少量的
其他物质。
2 　弯头失效检测［1‐5］
2 ．1 　宏观检查
对失效弯头进行宏观检查，弯头刨开后的减薄
区域见图１ 。
图１ 中介质流动方向为从左到右，减薄区域为
直管段内介质流向正对弯头区域，减薄区域下部表
面基本不存在腐蚀产物堆积现象，表明介质的流速
较高，将腐蚀产物冲走。
图１ 　弯头刨开后减薄区域
失效弯头外拱壁内侧穿孔减薄区显然由于流体
冲刷造成，流体在弯头内表面造成的微观冲蚀波浪
见图２ 。
图２ 　减薄区域微观冲蚀波浪
2 ．2 　壁厚检测
直管段壁厚检测结果为８ ．２０ ～ ８ ．８３ mm ，未发
现明显的减薄部位。
弯头减薄区域壁厚测定部位见图３ 。检测结果
显示，弯头外拱壁减薄部位（图３ ）壁厚为２ ．８３ ～
３ ．８３ mm ，其覆盖范围超过酸性气垂直管段的投影
范围，说明减薄区域正对直管段介质流向部位。按
腐蚀穿孔部位壁厚减薄计算，该弯头的腐蚀速率达
２ ．３ mm／a ，属于严重腐蚀。
图３ 　弯头减薄区域壁厚测定部位
3 　弯头腐蚀穿孔原因分析［6‐11］
3 ．1 　介质腐蚀性
酸性气经过汽提塔顶空冷器冷凝冷却至９０ ℃
后，首先进入酸性气管线，其中H２ S 、NH３ 和H２ O
等体积流量相当，在此温度下开始凝结出少量
H２ S 、NH３ 的液滴，这些液滴在空冷器至回流罐的
管线内可生成NH４ HS 等铵盐，易与管材发生腐蚀。
液滴中NH４ HS 等铵盐的质量浓度、液滴流速、pH
值、温度、材料成分等都对管线腐蚀有影响，腐蚀随
着NH４ HS 质量浓度增大和流速加快而增加。在该
温度下的湿H２ S 条件中，可发生Fe ＋ H２ S → FeS ＋
H２ 的反应，生成疏松的FeS 膜，其具有一定的防止
继续腐蚀的作用，但随着介质流速的提高，FeS 膜的
保护性能下降。当NH４ HS 的质量浓度增加到一定
程度时会形成铵离子络合物，剥离金属表面的FeS
保护层，急剧增加腐蚀速率。另外，流速过高、氰化
物存在时也会破坏起保护作用的硫化膜，增加管线
的腐蚀程度。
3 ．2 　管线安装特点
酸性气经汽提塔顶空冷器冷凝冷却后，水汽开
始凝结形成含有液滴的层流状流体进入３ ．８ m 长
垂直下降的直管（图４） ，形态变为层流状，对泄漏弯
图４ 　汽提塔顶空冷器出口管线图
　 增刊 １ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 陈 　 博 ，等 ：酸性水汽提塔顶空冷器出口管线弯头腐蚀分析及防护 · ６５ ·
头产生较大的冲刷撞击力。流体中的液滴和管壁发
生撞击，可在管道方向改变的弯头外拱壁处引起冲
刷腐蚀。
3 ．3 　介质流动速度
该管线介质设计体积流量为１ ４４６ m３ ／h ，酸性
气流速为８ ．２ m／s ，一般工况条件下管线介质平均
体积流量８２０ m３ ／h ，流速约４ ．５ m／s 。在该介质质
量分数小于８％ 、pH 值小于９ 、介质中无氰化物等
限定的条件下，一般介质流速限定在６ m／s 以下可
以降低介质对管道的冲蚀作用。但该管道的实际使
用情况证明管道弯头发生了冲刷腐蚀，表面介质的
腐蚀倾向和流速均超过实际管材的使用能力。
在较大的流体冲刷切应力作用下，管壁边界层
流场分布改变，流体的切应力和管壁边界层流场分
布的改变加剧了局部腐蚀产物保护膜的破损和流
失，腐蚀产物容易脱落，流速越高，冲刷力越大，保护
膜脱落越快，基本失去保护作用露出了新鲜的活性
表面，又促进了重新腐蚀。如此循环加快了冲刷腐
蚀作用，使弯头外拱壁部位不断腐蚀、壁厚变薄，最
后穿孔泄漏。
4 　弯头腐蚀防护措施［12‐15］
4 ．1 　涂刷专用涂料
２０１４‐０５ 更换此弯头前，在弯头内壁及弯头前
后３００ mm 直管段内壁涂刷了DH２２‐２ 热交换器专
用涂料，将涂料距离焊缝处１００ mm 的内壁打磨光
滑，使介质能平滑过渡。使用１ a 后，２０１５‐０５ 装置
停工检修，拆除此弯头检查，发现弯头内壁防腐涂层
完好，没有脱落及冲刷痕迹，只在弯头内壁有少量的
锈迹，说明采用DH２２‐２ 热交换器专用涂料能减缓
介质对管线内壁的腐蚀。
4 ．2 　更换工艺管线
２０１５‐０５ 装置停工检修期间，对空冷器出口至
回流罐管线重新防腐并进行更换。将饱２７３ mm ×
８ ．５ mm 管线更换为饱３２５ mm × １０ ．３１ mm 管线，
增大了管线内径和壁厚，以防止装置运行期间管线
泄漏。
5 　结语
由于含氨酸性气介质的特殊性及管线安装的原
因，在腐蚀与介质流动冲刷联合作用下，生成的保护
膜不断发生破损流失，形成一种自催化加速腐蚀效
果，最终导致加氢型酸性水汽提塔顶空冷器至回流
罐管线弯头减薄穿孔。对类似工作环境的管道，可
更换腐蚀部位的管线并进行内防腐，以避免腐蚀泄
漏发生。
参考文献：
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· ６６ · 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 石 　 油 　 化 　 工 　设 　 备 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２０１６年 　 第 ４５卷 　
文章编号： １０００‐７４６６（２０１６）增刊１‐００６７‐０４ 　　①
液态烃球罐全面检验问题及应对措施
郭建利
（中国石化股份有限公司西安石化分公司，陕西西安　７１００８６）
摘要：根据某炼化企业液态烃球罐运行情况，以检验单位在全面检验过程中发现的问题为依据，分
析其原因并提出了应对措施，为保证液态烃球罐安全平稳和长周期运行提供技术支持。
关键词： 球罐；全面检验；焊缝检测；评价等级
中图分类号： TQ０５０ ．７ ； TE９７２ ．１ 文献标志码：B 　doi ：１０ ．３９６９／j ．issn ．１０００‐７４６６ ．２０１６ ．S１ ．０１６
Test Question of Liquid Hydrocarbon Spherical Tank Comprehensive Inspection
and Countermeasures
GUO Jian‐li
（Xi’an Petrochemical Company ，SINOPEC ，Xi’an ７１００８６ ，China）
Abstract ： According to the operation condition of a refinery liquid hydrocarbon spherical tank ，
based on the problems found in the process of comprehensive inspection by the inspection unit ，
the causes and countermeasure are analyzed ，in order to ensure the safe and stable liquid hydrocarbon
tank and long period operation ．
Key words ： spherical tank ；thorough examination ；weld inspection ；evaluation grade
　　某炼化企业的９ 台液态烃球罐（编号为１ ＃ ～
９ ＃ ）主要用于从生产装置来的液化石油气、精丙烯、
戊烷等储存及经泵输送至装车区发运。在这９ 台液
态烃球罐中，１ ＃ ～ ６ ＃ 为储存液化石油气的球罐，其
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Press Co ．Ltd ．，１９９６ ．）
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and Protection ［M ］ ．Beijing ：Petrochemical Industry
Press ，１９９１ ．）
（张编）
　第４５ 卷　增刊１ 　　　　　　　　　　　　石　油　化　工　设　备　　　　　　　　　　　　Vol畅４５ 　Supplement １ 　
　２０１６ 年８ 月　　　　　　　　　　　　PETRO‐CHEMICAL EQUIPMENT 　　　　　　　　　　　　　　　Aug畅２０１６ 　
① 　收稿日期： ２０１６‐０３‐０６
　作者简介： 郭建利（１９７９‐） ，女，陕西咸阳人，学士，工程师，主要从事炼化企业的油气储运方面设备及工艺管理工作。

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