炼油厂设备和管道选材.ppt

选材工作的复杂性★国内炼油厂加工高硫、高酸原油增多，解决设备和管道腐蚀问题的长期性和艰巨性。催生了选材标准的制定与具体实施要求；装置建设一次性投资控制与长周期安全操作的矛盾；设备和管道材料建设过程中的控制及标准要求、技术规范的实施与现场建设的进度、施工条件等之间的矛盾；装置运行期间腐蚀监控的必要性与成效性之间的矛盾；腐蚀损坏的原因分析与预防措施的实施（失效案例）；国内设备和管道腐蚀数据的缺乏和腐蚀数据的验证。国内原油加工的多样性问题。选材工作的复杂性★高硫、高酸原油加工对设备和管道腐蚀的复杂性①炼油装置设备和管道采用材料品种的多样性；碳钢、铬钼钢、不锈钢、镍基合金/板、锻、管/焊接材料的选择的多样性。②材料腐蚀种类的复杂性；均匀腐蚀及局部腐蚀。（按材料腐蚀机理分类腐蚀分为三类：化学、电化学和物理腐蚀，炼油装置中的均匀腐蚀和局部腐蚀基本均为电化学腐蚀，但高温氧化过程最初是化学腐蚀，当达到一定程度时转化为电化学腐蚀。）选材工作的复杂性均匀腐蚀根据不同的材料、不同的硫、酸量等因素其材料的均匀腐蚀速率是不同的。局部腐蚀一般有局部应力存在，或者在局部存在材料缺陷、材料自身的原因，或者是由于局部相变、流速加大等因素。二者比较局部腐蚀更具危害性。一个设备内可能存在几种腐蚀环境和开裂。选材工作的复杂性③腐蚀破坏难以预防和控制。④焊接接头和母材腐蚀破坏类型、机理的不同性。例如母材HIC开裂，而焊接接头的SSC、SOHIC的开裂是不同的。⑤腐蚀开裂的多重性。例如奥氏体不锈钢的晶间腐蚀开裂，也就是说材料的腐蚀开裂大部分是在两种或两种以上的腐蚀机理同时作用下进行的。选材工作的复杂性⑥炼油设备和管道的成型、焊接、热处理等制造过程影响了（一般是加速）材料的腐蚀开裂的机理和进程。⑦装置操作的稳定性、炼厂介质的（原油、成品油、循环水等）复杂性以及管理的重要性影响设备和管道的腐蚀开裂的可能性和时间长度。材料的耐蚀性分析金属材料的耐蚀性分析金属和合金的耐蚀理论①腐蚀热力学理论给定状态的金属能否自发反应转化成另一状态,先决条件是反应发生伴随能量释放,这时金属发生腐蚀.如果转化反应要求供给能量,意味转化反应不能自发进行,则金属处于稳定状态不发生腐蚀.多数金属的腐蚀属电化学腐蚀,可用电极电位来判断.主要金属的标准电极电位可查表（教科书或手册）.材料的耐蚀性分析②腐蚀动力学理论金属的腐蚀动力学也就是金属腐蚀速度的大小来判断金属的腐蚀性.金属的腐蚀速度主要由阴极极化控制、阳极极化控制、体系电阻控制和混合控制。材料的耐蚀性分析耐蚀合金化的途径合金材料的腐蚀是个及其复杂的过程，从材料角度来看，腐蚀与材料的成分、组织结构、热处理等因素有较大关系，因此，直到现在未能建立起有充分科学依据的耐蚀合金化理论体系，也不能根据现有的材料的物理化学特性从理论上定量计算耐蚀合金的最佳组分。然而根据现有的电化学理论和较多的实验研究成果，对大部分材料已提出了金属腐蚀的决定因素。材料的耐蚀性分析①提高材料的热力学稳定性提高材料热力学稳定性的方法是向不耐蚀的金属和合金中加入热力学稳定性高的合金元素进行合金化，使合金的自由能降低，电极电位显著升高，热力学稳定性提高。如奥氏体不锈钢。②抑制腐蚀发生的阴极过程抑制腐蚀发生的阴极过程就是降低阴极活性（与介质的电位相比）。材料的耐蚀性分析③抑制腐蚀发生的阳极过程抑制腐蚀发生的阳极过程是最有效提高合金耐蚀性的途径。主要包括三个方面：一是减少合金表面的阳极面积，二是添加易于钝化的合金元素，三是添加强的阴极性合金元素，四是使合金表面形成电阻大的的腐蚀产物膜。增加金属表面电阻（减小阴、阳极腐蚀过程中电流量）。材料的耐蚀性分析主要合金元素对金属耐蚀性的影响Cr元素Cr的腐蚀电位比铁更负，钝化能力比铁更强。一般认为Cr含量达到5%是形成双层钝化膜，达到12-13%时合金从活化态材料的耐蚀性分析向钝化态过渡，当Cr含量超过13%后，进入钝化稳定态。Ni元素Ni属于热力学不够稳定的金属，其电极电位较铁正，钝化倾向较铁大些，但不如Cr。根据实验研究：Ni对铁基材料的耐蚀作用不是钝化作用而是使合金的热力学稳定性增加。只有当Ni含量大于40%时，Ni合金才表现出从活化态移向钝化态（钝化作用）。材料的耐蚀性分析Mo元素Mo元素的增加增加了合金的钝化