摘 要：延迟焦化装置是炼厂为降低原油加工成本选择劣质原料时的重要装置。焦化装置操作温度高、原料中硫（酸）等腐蚀性杂质含量高，腐蚀严重。通过分析焦化装置的主要腐蚀形式及损伤机理，说明焦化装置主要设备和管道的选材。

　　关键词：延迟焦化；腐蚀；材料

　　1 延迟焦化的特点

　　延迟焦化是将渣油等劣质原料经热裂化转化为气体、轻质、中质馏份油及焦炭的加工过程。延迟焦化装置有以下特点：

　　（1）加工原料广泛，可加工高沥青质、高金属含量的劣质重油（重质原油、渣油、油浆、脱沥青油）。（2）加工成本低。（3）延迟焦化过程不使用任何催化剂。

　　2 焦化装置的腐蚀及损伤分析

　　延迟焦化装置设备和管道主要的腐蚀类型有高温硫腐蚀、环烷酸腐蚀（含酸油）、湿硫化氢腐蚀。

　　2.1 高温硫腐蚀

　　原料中的硫化氢或含硫化合物等在高温下形成硫化氢与金属发生反应；或硫及含硫化合物高温下直接与金属发生反应产生腐蚀。

　　Fe+H2S=FeS+H2

　　硫化氢在350～400℃可以分解为S和H2，分解出来的元素硫比硫化氢的腐蚀还要激烈。

　　Fe+S=FeS

　　硫腐蚀始于200℃，至240℃以上开始明显加剧。高温硫腐蚀的腐蚀率随硫S含量和温度的提高而增加。高温（≥240℃）硫腐蚀的腐蚀速率可以由经过修正的McConomy曲线（图1）预测。

　　2.2 环烷酸腐蚀（NAC）

　　环烷酸腐蚀一般认为自220℃开始发生腐蚀，在温度低于400℃腐蚀随温度的升高逐渐加剧。超过400℃环烷酸开始分解或转变为气相。环烷酸腐蚀主要影响因素为：

　　2.2.1 环烷酸的含量

　　环烷酸的含量是一个重要的因素，目前原油或馏分油中的TAN（总酸量）大于0.5，就要考虑环烷酸腐蚀。一般认为当TAN值大于1时，将会产生较为严重的腐蚀问题。

　　2.2.2 流速

　　流动状态对环烷酸腐蚀有很重要的影响，一般酸含量越高，对对流速的敏感性越大，腐蚀也越严重。对此，应控制工艺管线内流速小于60m/s，最好应控制在小于40m/s。

　　2.3 湿H2S腐蚀开裂

　　2.3.1 湿硫化氢环境的定义

　　湿硫化氢环境定义：介质中存在游离水，且符合下列条件之一：（1）H2S在液相游离水中的质量分数≥50 μg/g（ppmw）；（2）液相游离水中的pH≤4，且有H2S存在；（3）液相游离水中的pH≥7.6， 且在液相游离水中的HCN质量分数≥20μg/g（ppmw），并有H2S存在；（4）H2S在气相中的分压≥0.0003MPa。

　　按照前述定义，根据湿硫化氢的腐蚀破坏的危害程度，对湿硫化氢工艺环境按下列原则分类：

　　容器的工作环境为室温～150℃并符合下列其中一条时称为第Ⅱ类湿硫化氢：

　　（1）由含水腐蚀产生的氢浓度高，且液相H2S含量大于50ppm（2）H2S在水中的浓度大于2000mg/l且PH大于7.8；（3）H2S在水中的浓度大于50mg/l且PH值小于5.0；（4）水中的氢氰酸（HCN）或氰化物含量大于20mg/l

　　其余工况为第Ⅰ类。

　　2.3.2 对第Ⅰ、Ⅱ类湿硫化氢工况，其材料要求如下

　　（1）材料的强度和使用状况要求

　　a 材料标准规定的屈服强度Rel≤355MPa；b 材料实测的抗拉强度Rm≤630MPa；c 材料的使用状态为正火+回火，正火，退火；

　　（2）碳当量要求：

　　a：板厚≤38mm，Ceq≤0.43；b：板厚39～64mm，Ceq≤0.45；c：板厚65～102mm，Ceq≤0.46；d：板厚>102mm，Ceq≤0.48；

　　Ceq=C+■+■+■

　　（3）设备管道壳体板厚大于20mm，要求100%UT检查；

　　（4）热处理后不允许在接触介质一侧打钢印；

　　（5）要求焊后热处理，热处理后焊接接头的硬度HB≤200；

　　（6）材料的化学成分要求除满足相应材料标准的规定，还要求P≤0.010%，S≤0.006%。

　　2.3.3 对第Ⅱ类环境除满足上述要求外，还应符合下列规定

　　（1）材料成品分析要求P≤0.008wt%、S≤0.004 wt%、Mn≤1.35 wt%、Nb+V≤0.02wt%；

　　（2）板厚方向断面收缩率Z≥35%（三个试样平均值）和25%（单个试样最低值）；

　　（3）按NACE TM 0284进行抗HIC试验，应满足CLR≤10%、CTR≤3%、CSR≤1.5%。

　　2.3.4 对于介质属于湿硫化氢的管道可不按上述要求执行，但应尽可能尽可能降低材料的P、S含量，且焊后应进行消除应力热处理，焊接接头的硬度HB≤200。

　　2.3.5 08Cr2AlMo、09Cr2AlMoRE钢管、07Cr2AlMoRE板材、08Cr2AlMo锻件应通过国家压力容器标准化技术委员会的技术评审并合格。

　　2.3.6 在湿H2S环境下，材料的选择和使用应参照下列规范标准

　　（1）压力容器安全技术监察规程。

　　（2）NACE MR 0103 在腐蚀性石化炼厂环境抗硫化物应力开裂材料的材料要求。

　　（3）NACE 8X194 Materials and Fabrication Practices for New Pressure Vessels Used in Wet H2S Refinery Service用于炼油厂湿H2S环境下新压力容器的材料及制造经验。

　　（4）NACE RP 0472 防止碳钢焊缝在腐蚀性炼油厂环境产生环境开裂的方法和措施。

　　（5）NACE MR0175石油和天然气工业--在含硫化氢的原油和气体产品中的材料选用。

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