设备腐蚀与防护知识课件
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化工设备的腐蚀与防护精品PPT课件
溶液中的 氧化性酸或负离子还原 NO3 + 2H- + e-
RH2 + H2O RH2
NO2 + H2O
5
5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型
1.点蚀
点蚀现象
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻 微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径
等于或小于孔深 。
２）可应用声学方法和超声波衰减方法；金相法。
３）脱合金后硬度降低，脆性增加，强度下降。
硅-黄铜合金脱锌后 留下多孔红色铜
16
5.应力腐蚀破裂
材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称 SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、
敏感的材料
4
典型的阴极反应
在酸性水溶液中 2H+ + 2e-
H2
在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e-
H2O
在脱气的碱性溶液中 H2O + e-
1/2H2 + OH-
在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e-
2OH-
溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e-
Cu
有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ R + 2e- + 2H+
8
3.电偶腐蚀
机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐
蚀电位低的成为阳极，腐蚀加剧。电位高的为阴极， 腐蚀减轻。
减少电偶腐蚀倾向的措施
1、选用电位差小的金属组合 2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护
RH2 + H2O RH2
NO2 + H2O
5
5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型
1.点蚀
点蚀现象
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻 微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径
等于或小于孔深 。
２）可应用声学方法和超声波衰减方法；金相法。
３）脱合金后硬度降低，脆性增加，强度下降。
硅-黄铜合金脱锌后 留下多孔红色铜
16
5.应力腐蚀破裂
材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称 SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、
敏感的材料
4
典型的阴极反应
在酸性水溶液中 2H+ + 2e-
H2
在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e-
H2O
在脱气的碱性溶液中 H2O + e-
1/2H2 + OH-
在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e-
2OH-
溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e-
Cu
有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ R + 2e- + 2H+
8
3.电偶腐蚀
机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐
蚀电位低的成为阳极，腐蚀加剧。电位高的为阴极， 腐蚀减轻。
减少电偶腐蚀倾向的措施
1、选用电位差小的金属组合 2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护
腐蚀与防护第二讲
第二章 钻井、采油及集输系统的腐蚀与防护 第一节 钻井工程的腐蚀与防护
一、钻井过程中的腐蚀环境 钻井过程中的腐蚀介质主要来自大气、钻井液和地层产出 物，通常是几种组分同时存在。对钻井专用管材、井下工具、井 口装置等金属常见的腐蚀类型有：应力腐蚀、腐蚀疲劳、硫化物 应力开裂、点蚀（坑点腐蚀）、湍流腐蚀（冲蚀）等。 1、钻井液 （1）钻井液组成及温度对腐蚀的影响。
⑤溶解盐类。油田水中含有相当数量的溶解盐，其中 包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO、HCO3-、 Ba2+、Sr2+等。 ⑥pH值。碳钢在碱性水中的均匀腐蚀速率低于酸性水。 然而，在碱性水中，特别是水温较高时，如果出现沉积 物又不加以控制，则将导致严重的局部腐蚀。因此，可 以认为碱性体系将会降低碳钢的均匀腐蚀速率，但有可 能增加局部腐蚀或结垢的危险。 ⑦水温。一般情况下，水温升高，腐蚀速度增大。 ⑧流速。起初由于水的运动携带了更多的氧到达金属 表面而增加了腐蚀速率。在流速高到一定值后，足够的 氧会到达金属表面，可能引起金属表面部分钝化，此时 腐蚀速率会下降。如果流速再进一步增加，饨化膜或腐 蚀产物膜的机械磨损又使腐蚀速率增加。 ⑨空泡磨蚀。
第四节 非金属腐蚀原理及腐蚀评定方法
一、非金属腐蚀原理 非金属的腐蚀一般不是电化学腐蚀，而是纯粹的化学或物理 的作用，这是与金属腐蚀的主要区别。 当非金属材料表面和介质接触后，溶液(或氢气)会逐渐扩散 到材料内部。表面和内部都可能产生一系列变化，如聚合物分子 起了变化，可引起物理机械性能的变化，即强度降低、软化或硬 化等。 非金属因为没有电化学溶解作用，所以，对离子的抵抗力 强，能耐非氧化性稀酸、碱、盐溶液等。 非金属腐蚀破坏的主要特征是：物理、机械性能的变化或外 形的破坏，不一定是失重，往往还会增重。对金属而言，因腐蚀 是金属逐渐溶解(或成膜)的过程，所以失重是主要的。对非金属， 一般不测失重，而以一定时间的强度变化或变形程度来衡量破坏 程度。
过程装备腐蚀与防护一PPT课件
电极电势(electrode potential)，其数值通常取决于电极本身、电解液浓度、 温度等因素。包括平衡电极电位和非平衡电极电位。由于其绝对值很难测量， 常见电极电位是半电池反应“O+R=R”相对于标准氢电极而言，是“氧化态和 还原态(O/R)”电位，有正负之分。
第20页/共90页
1.1 金属电化学腐蚀原理
第6页/共90页
腐蚀的定义与分类
(1)按腐蚀的反应历程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀： ➢ 化学腐蚀-金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。该过程是一种纯
氧化和还原的化学过程，反应过程中无电流形成。例如铅在四氯化碳，镁或 钛在甲醇中的腐蚀； ➢ 电化学腐蚀-金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏，电化学反应过 程中有电流产生，服从电化学动力学规律。例如金属在大气、海水、工业用 水、各种酸碱盐溶液中的腐蚀等。
v1O ne v2R
(1-3)
EO/R
EO O/R
0.059 n
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lg
O R
1.1 金属电化学腐蚀原理
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1.1 金属电化学腐蚀原理
例子：计算Zn2+离子浓度为0.001mol·L-1时锌电极的电极电位(298K)。 解：根据金属电动序表可知
当[Zn2+]=0.001mol·L-1时，从(1-3)式可计算锌电极的电极电位为
化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应 点上完成。例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
第14页/共90页
Zn
1 2
O2
ZnO
1.1 金属电化学腐蚀原理
电 化 学 腐 蚀 (Electrochemical corrosion),其特点是金属的腐蚀存在 两个同时进行却相互独立的氧化还原 过程，即阳极反应(anode reaction) 和阴极反应(cathode reaction)。例 如锌在含氧Zn中性12 O水2 溶 H液2O中的Zn腐(O蚀H)：2
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1.1 金属电化学腐蚀原理
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腐蚀的定义与分类
(1)按腐蚀的反应历程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀： ➢ 化学腐蚀-金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。该过程是一种纯
氧化和还原的化学过程，反应过程中无电流形成。例如铅在四氯化碳，镁或 钛在甲醇中的腐蚀； ➢ 电化学腐蚀-金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏，电化学反应过 程中有电流产生，服从电化学动力学规律。例如金属在大气、海水、工业用 水、各种酸碱盐溶液中的腐蚀等。
v1O ne v2R
(1-3)
EO/R
EO O/R
0.059 n
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lg
O R
1.1 金属电化学腐蚀原理
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1.1 金属电化学腐蚀原理
例子：计算Zn2+离子浓度为0.001mol·L-1时锌电极的电极电位(298K)。 解：根据金属电动序表可知
当[Zn2+]=0.001mol·L-1时，从(1-3)式可计算锌电极的电极电位为
化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应 点上完成。例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
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Zn
1 2
O2
ZnO
1.1 金属电化学腐蚀原理
电 化 学 腐 蚀 (Electrochemical corrosion),其特点是金属的腐蚀存在 两个同时进行却相互独立的氧化还原 过程，即阳极反应(anode reaction) 和阴极反应(cathode reaction)。例 如锌在含氧Zn中性12 O水2 溶 H液2O中的Zn腐(O蚀H)：2
化工设备腐蚀与防护ppt课件
管道和铬钼钢管道取该值 d. 加强级〔大于3.2mm〕腐蚀余量，对于有固
体颗粒冲刷等特殊情况下的管道，根据实践情 况确定该值
1-2 腐蚀的定义和类型
2.部分腐蚀
(1)应力腐蚀：独一与应力有关并会构成裂纹的腐蚀。金属 处在熔碱、硫化氢或海水中，奥氏体不锈钢(18—8型) 在热氯化物水溶液中(NaCl、MgCl2等溶液)会发生此种 破坏。
1-2 腐蚀的定义和类型
常顶回流分布管腐蚀穿孔
1-2 腐蚀的定义和类型
2.部分腐蚀
(3)晶间腐蚀：腐蚀发生在晶界上，沿晶界向纵深处开展。
常见的奥氏体不锈钢的晶间腐蚀主要发生在焊接区， 特别是母材的焊接热影响区。由于母材部分在轧制成板材或 管材出厂之前，已进展过固溶化处置，而焊接时热影响区重 新被加热，便破坏了固溶化形状，从而出现了敏化效应。
人类的文明与提高都是与运用和开展、与日 新月异的资料分不开的。历史学家甚至用资 料和称号标志不同的时代，如石器时代、青 铜器时代、铁器时代等。
当今世界，哪一项技术开展不是以资料开展 作为前提和保证呢？
但资料有一大公敌——腐蚀！ 腐蚀在我们身边每时每刻悄然地发生着，它
吞噬着人们的劳动成果，改动了历史的原貌。
<化工设备腐蚀与防护>这门课程，可以弥补 学生对石油化工行业腐蚀技术管理的认知和 企业的腐蚀管理要求。课程从腐蚀景象的产 生、缘由分析、腐蚀机理的学习、防腐蚀战 略的制定作详细引见，拓展学习RBI新技术， 从而加强学生到企业后的顺应才干。
二、课程的特点
〔一〕综合性与实际性强
石油化工行业典型的腐蚀机理和相关案 例分析，知识面广，是对今后作为基层技术 人员任务和管理的根本训练。
2mm，管线内大面积坑蚀
1-2 腐蚀的定义和类型
体颗粒冲刷等特殊情况下的管道，根据实践情 况确定该值
1-2 腐蚀的定义和类型
2.部分腐蚀
(1)应力腐蚀：独一与应力有关并会构成裂纹的腐蚀。金属 处在熔碱、硫化氢或海水中，奥氏体不锈钢(18—8型) 在热氯化物水溶液中(NaCl、MgCl2等溶液)会发生此种 破坏。
1-2 腐蚀的定义和类型
常顶回流分布管腐蚀穿孔
1-2 腐蚀的定义和类型
2.部分腐蚀
(3)晶间腐蚀：腐蚀发生在晶界上，沿晶界向纵深处开展。
常见的奥氏体不锈钢的晶间腐蚀主要发生在焊接区， 特别是母材的焊接热影响区。由于母材部分在轧制成板材或 管材出厂之前，已进展过固溶化处置，而焊接时热影响区重 新被加热，便破坏了固溶化形状，从而出现了敏化效应。
人类的文明与提高都是与运用和开展、与日 新月异的资料分不开的。历史学家甚至用资 料和称号标志不同的时代，如石器时代、青 铜器时代、铁器时代等。
当今世界，哪一项技术开展不是以资料开展 作为前提和保证呢？
但资料有一大公敌——腐蚀！ 腐蚀在我们身边每时每刻悄然地发生着，它
吞噬着人们的劳动成果，改动了历史的原貌。
<化工设备腐蚀与防护>这门课程，可以弥补 学生对石油化工行业腐蚀技术管理的认知和 企业的腐蚀管理要求。课程从腐蚀景象的产 生、缘由分析、腐蚀机理的学习、防腐蚀战 略的制定作详细引见，拓展学习RBI新技术， 从而加强学生到企业后的顺应才干。
二、课程的特点
〔一〕综合性与实际性强
石油化工行业典型的腐蚀机理和相关案 例分析，知识面广，是对今后作为基层技术 人员任务和管理的根本训练。
2mm，管线内大面积坑蚀
1-2 腐蚀的定义和类型
设备材料及防腐蚀PPT课件
18~19
460
720
17
(摘自GB/T1591-1994)
27
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3.2.2.2. 不锈钢与不锈耐酸钢
一般称耐空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质的钢为 不锈钢，称耐酸、碱、盐等强烈腐蚀性介质的 钢为耐酸钢。习惯上这两种钢统称为不锈钢。 不锈钢按钢的金相组织可分为铁素体不锈钢、 奥氏体不锈钢、奥氏体——铁素体双相不锈钢 和马氏体不锈钢等。
①少量合金可提高钢的强度
16Mn与Q235-A、20两种钢材相比，含碳量接近，但 强度要高1/3，大型化工容器用16MnR制，质量比碳钢 轻 l/3（南京长江大桥）；而用15MnVR制造球形贮罐 可节省钢材约45%。
②少量合金可提高钢的耐低温能力
如09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)
③少量合金可提高钢的耐腐蚀能力
18
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③型钢
有圆钢、方钢、扁钢、角钢（等边与不等 边）、工字钢和槽钢。 圆钢与方钢主要用来制造各类轴件； 扁钢常用作各种桨叶； 角钢、工字钢及槽钢可做各种设备的支架、 横梁、塔盘支承及各种加强结构。
19
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④铸钢和锻钢
铸钢用 ZG表示，如 ZG25、 ZG35等，用于制 造各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、 泵叶轮等。 锻钢有08、10、15、…、50等牌号。石油化工 容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。
0.20
0.20
Mn
0.80 ~1.50 1.00 ~1.60 1.00 ~1.60 1.00 ~1.70 1.00 ~1.70
Si， 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
机械性能 s ，MPa b ，MPa 5 ，%
材料设备的腐蚀防护与保温PPT课件
2019/12/8
金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀
-
o2 OH
+
M
ee
o2
+
Na
-
+
Cl Na
o2
+
M
o2
-
OH
-
OH
e
e
+
+M Na
+
o2
M
-
OH
e
-
Cl
+
Na
+
M
初期阶段
2019/12/8
+
Na
o2
-
Cl o2 o2
--
OH OH
o2
-
OH
e e
o2
-
OH
e
-
Cl
-
Cl
+
M
+
M
M+Cl-
2019/12/8
腐蚀原电池原理
2019/12/8
金属的电化学腐蚀
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
带有铁铆钉的铜板若暴 露在空气中，表面被潮湿 空气或雨水浸润，空气中 的二氧化碳、二氧化硫和 海边空气中的NaCl溶解其 中，形成电解质溶液，这 样组成了原电池，铜作阴 极，铁作阳极，所以铁很 快腐蚀形成铁锈。
M-
Cl
+
M
-
Cl (OH)
+
M
+
M
+
M
+
M
+-
M Cl
+
M
+
M
+
金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀
-
o2 OH
+
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Na
-
+
Cl Na
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OH
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OH
e
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+M Na
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Cl
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Na
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M
初期阶段
2019/12/8
+
Na
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Cl o2 o2
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M+Cl-
2019/12/8
腐蚀原电池原理
2019/12/8
金属的电化学腐蚀
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
带有铁铆钉的铜板若暴 露在空气中，表面被潮湿 空气或雨水浸润，空气中 的二氧化碳、二氧化硫和 海边空气中的NaCl溶解其 中，形成电解质溶液，这 样组成了原电池，铜作阴 极，铁作阳极，所以铁很 快腐蚀形成铁锈。
M-
Cl
+
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Cl (OH)
+
M
+
M
+
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+
M
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+
M
+
M
+
热力设备腐蚀与防护
• 联氨的加入方法:将联氨配成0.1%一0.2%浓度的稀溶液，用加药泵连 续地把联氨溶液送到除氧器出口管，由此加入给水系统。
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第一节锅内腐蚀基础知识
• 联氨具有挥发性、易燃、有毒。市售联氨溶液的浓度为80%。这种联 氨浓溶液应密封保存在露天仓库中，其附近不允许有明火。搬运或配 制联氨溶液的工作入员应佩戴眼镜、口罩、胶皮手套等防护用品。
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第二节锅内结垢和锅内水处理
• 不同类的水垢生成的部位不同:钙、镁碳酸盐水垢容易在锅炉省煤器 、加热器、给水管道等处生成;硅酸盐水垢主要沉积在热负荷较高或 水循环不良的管壁上;氧化铁垢最容易在高参数和大容量的锅炉内发 生，这种铁垢生成部位绝大部分是发生在水冷壁上升管的向火侧、水 冷壁上升管的焊口区以及冷灰斗附近;磷酸盐铁垢，通常发生在分段 蒸发锅炉的盐段水冷壁管上;铜垢主要生成部位是热负荷很高的炉管 处。
• 二、给水系统的腐蚀因素
• 给水系统是指凝结水的输送管道、加热器、疏水的输送管道和加热设 备等。这些设备受到腐蚀不仅会使设备受到损坏，更严重的是会使给 水受到污染。
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第一节锅内腐蚀基础知识
• 给水虽然是电厂中较纯净的水，但其中还常含有一定量的氧气和二氧 化碳。这两种气体是引起给水系统金属腐蚀的主要因素。
有关。若将水温升高或使水面上氧气或二氧化碳的压力降低，则氧气 或二氧化碳在水中的溶解度就会减小而逸掉。当给水进入除氧器时， 水被加热而沸腾，水中溶解的氧气和二氧化碳就会从水中逸出，并随 水蒸气一起排掉。为了保证能比较好地把给水中的氧除去，除氧器在 运行时，应做到以下几点: • 1)水应加热到与设备内的压力相当的沸点，因此，需要仔细调节水蒸 气供给量和水量，以保持除氧水经常处于沸腾状态。在运行中，必须 经常监督除氧器的压力、温度、补给水量、水位和排气门的开度等。 • 2)补给水应均匀分配给每个除氧器，在改变补给水流量时，应不使其 波动太大。
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第一节锅内腐蚀基础知识
• 联氨具有挥发性、易燃、有毒。市售联氨溶液的浓度为80%。这种联 氨浓溶液应密封保存在露天仓库中，其附近不允许有明火。搬运或配 制联氨溶液的工作入员应佩戴眼镜、口罩、胶皮手套等防护用品。
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第二节锅内结垢和锅内水处理
• 不同类的水垢生成的部位不同:钙、镁碳酸盐水垢容易在锅炉省煤器 、加热器、给水管道等处生成;硅酸盐水垢主要沉积在热负荷较高或 水循环不良的管壁上;氧化铁垢最容易在高参数和大容量的锅炉内发 生，这种铁垢生成部位绝大部分是发生在水冷壁上升管的向火侧、水 冷壁上升管的焊口区以及冷灰斗附近;磷酸盐铁垢，通常发生在分段 蒸发锅炉的盐段水冷壁管上;铜垢主要生成部位是热负荷很高的炉管 处。
• 二、给水系统的腐蚀因素
• 给水系统是指凝结水的输送管道、加热器、疏水的输送管道和加热设 备等。这些设备受到腐蚀不仅会使设备受到损坏，更严重的是会使给 水受到污染。
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第一节锅内腐蚀基础知识
• 给水虽然是电厂中较纯净的水，但其中还常含有一定量的氧气和二氧 化碳。这两种气体是引起给水系统金属腐蚀的主要因素。
有关。若将水温升高或使水面上氧气或二氧化碳的压力降低，则氧气 或二氧化碳在水中的溶解度就会减小而逸掉。当给水进入除氧器时， 水被加热而沸腾，水中溶解的氧气和二氧化碳就会从水中逸出，并随 水蒸气一起排掉。为了保证能比较好地把给水中的氧除去，除氧器在 运行时，应做到以下几点: • 1)水应加热到与设备内的压力相当的沸点，因此，需要仔细调节水蒸 气供给量和水量，以保持除氧水经常处于沸腾状态。在运行中，必须 经常监督除氧器的压力、温度、补给水量、水位和排气门的开度等。 • 2)补给水应均匀分配给每个除氧器，在改变补给水流量时，应不使其 波动太大。
材料设备的腐蚀防护及保温PPT课件
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：二、金属的电化学腐蚀
（1）电化学腐蚀的原理 1）电化学腐蚀定义：金属在电解质介质中形成短路的原电池， 发生氧化所导致的腐蚀；腐蚀过程中有电流流动。
2）腐蚀原电池原理： 组成：阳极、阴极、导体介质。
电极电位较低的金属形成阳极， 阳极
极化类型（P53）：活化极化 浓差极化 电阻极化
总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用；是控制金属电化学腐 蚀速度的一个重要手段。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：二、金属的电化学腐蚀
（3）钝化 (P53)
钝化就是金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳 定的现象。钝化能千百倍地提高金属的耐蚀性能。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
电化学腐蚀是一种最普 遍的金属腐蚀现象！
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：二、金属的电化学腐蚀
主要内容：
（1）电化学腐蚀的原理 （2）极化现象
极化作用可以使金属腐蚀速度减缓 （3）去极化作用
氢去极化腐蚀 氧去极化腐蚀 去极化作用会加速金属的腐蚀 （4）金属的钝化 金属的钝化可提高金属的耐蚀性
防止：在生铁中加适量硅（5%—10%），形成SiO2提高 保护膜的保护性能，阻止氧气的渗入。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：一、金属的化学腐蚀
（3）防止钢铁气体腐蚀的方法
合金化：加入元素Cr、Al、Si,形成有效的保护层。 改善介质：通过设法改善介质成分。 耐高温氧化的陶瓷覆盖层。
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10
腐蚀控制
工 艺防腐
11
高温硫腐蚀
高温重油部位的腐蚀主要是高温硫腐蚀，高温硫腐蚀受温度影响 很大，主要发生在340℃以上区域。如渣油出装置线、转油线、 减底抽出线、加热炉炉管内壁、催化油浆系统等。当温度在 240℃－340℃时，硫化物开始分解生成H2S，对设备开始产生 腐蚀，但在该温度段内，单纯的活性硫对金属的腐蚀一般。当温 度达到340℃－460℃时，H2S开始分解为H2和S，分解出来的 元素硫，活性很强，可直接腐蚀设备。当温度升至375℃－ 430℃时，未分解的H2S也能直接与金属反应。430℃以上时腐 蚀有所减轻，480℃以上时高温硫腐蚀率明显下降（1）。 因此，高温硫腐蚀最强的温度范围在340℃－430℃，以常压炉 高温硫腐蚀为例是：常压炉对流室进口温度为290℃，辐射室出 口和转油线温度为360℃，因此常压炉高温硫腐蚀最强的部位应 该是辐射室炉管及转油线出口段。
19
腐蚀疲劳
金属受到腐蚀介质和交变应力或脉动应力的联合作用而发生的破损，腐 蚀疲劳一般不存在疲劳极限，和像应力腐蚀开裂那样介质的特殊性，即 在很低的应力和在任何腐蚀介质中都会发生腐蚀疲劳开裂，在容易引起 点蚀的条件下尤其如此。金属出现腐蚀裂纹甚至断裂，裂纹常在点腐蚀 或腐蚀小坑的底部开始，呈多裂源，裂篷多半穿晶粒或沿晶界、少分叉 ，断口大部分被腐蚀产物所复盖。 腐蚀疲劳为脆性破坏之一，钢构件的腐蚀疲劳断口通常具有二部分（1 ）带有腐蚀产物的粗糙表面的腐蚀疲劳部分；（2）快速机械断裂部分 ，二部分的大小视循环应力值Pmax，Pmax愈大腐蚀疲劳断裂面积愈小。 防止腐蚀疲劳断裂的方法有： （1）降低钢构件的工作应力； （2）表面喷丸处理或滚压处理； （3）加缓蚀剂； （4）镀层或涂层如氮化、渗A1等； （5）电化学保护。
7
高温S腐蚀
1、腐蚀原因分析
（1）高温硫腐蚀
8
低温（≤120℃）HCl-H2S-H2O及H2SH2O腐蚀体系
在原油加工中，MgCl2和CaCl2受热水解生成强烈的腐蚀介质HCI，其 反应如下： MgCl2+2H2O→ Mg(OH)2+2HCl↑ CaCl2+2H2O → Ca(OH)2+2HCl↑ 在蒸馏装置上，NaCl在通常情况下是不水解的，但当原油中含有环烷 酸和某些金属元素时，NaCl在300℃以前就开始水解，生成HCl。 低温 腐蚀部位主要是常压塔、分馏塔、汽提塔等上部部分挥发线和塔顶冷凝 冷却系统，减压塔部分挥发线和冷凝冷却系统。冷凝系统不同部位的腐 蚀情况是有区别的。一般气相部位腐蚀较轻微，液相部位腐蚀较重尤以 气液两相转变部位，蚀最为严重。在最先冷凝的区域，尤其是气液两相 转变的“露点””部位，剧烈的腐蚀是由于低pH值的盐酸引起的。其反 应如下： Fe+2H十→Fe2十+H2 ↑ FeS+2H+——，Fe2++H2S
12机酸的总称。在低温时腐蚀不强，一旦沸 腾，特别在高温无水环境中，腐蚀非常强烈： 2RCOOH+ Fe——Fe （RCOOH）2+ H2 FeS+2RCOOH——Fe （RCOOH）2+ H2S 由于Fe （RCOOH）2是油溶性产物，能为油流带走，不易在金 属表面形成保护膜，即使形成硫化亚铁保护膜也会与环烷酸反应 ，而完全露出新的金属表面，使腐蚀继续，因此破坏性极大，当 原油酸值大于0.5mgKOH/g，温度在270~280℃和 350℃~400℃之间，环烷酸腐蚀最重。环烷酸的腐蚀主要产生 在高温高流速区域或有流速急变区域如弯头、突起等。环烷酸腐 蚀发生在液相，如果气相中没有凝结液产生，也没有夹带雾沫， 则气象腐蚀是很小的。如果气相处在露点状态或有雾沫夹带，则 腐蚀加剧。
2
油品中硫的分布
几乎所有原油都含硫和硫化物，差别在于含量、硫化物的类型和 分布。硫在原油中的形态主要为： ♦ 硫醇(R—SH)♦ 硫醚(R—S—R) ♦ 硫化氢(H2S) ♦ 多硫化物 (RmSn) ♦ 单质硫 硫在馏分油中的分布是不均匀的，通常是原油的硫含量越高，馏 分油中的硫含量越高；馏分油的沸点越高，硫含量越高。 大量的数据显示： (1)汽油馏分中的硫约占原油硫含量的0.8％以下(2)煤油馏分中 的硫约占原油硫含量的5.2%以下(3)柴油馏分中的硫约占原油硫 含量的6.0%-15.5%;(4)蜡油馏分中的硫约占原油硫含量的 13.5%-44.5%;(5)渣油馏分中的硫约占原油硫含量的43.6%76.0%。
3
设备主要的腐蚀类型
金属的腐蚀现象是非常复杂的腐蚀损失的种类繁多。 根据金属腐蚀损坏的特征不同，可以把腐蚀分为全面 腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀也称为均匀腐蚀，局部腐 蚀则包括孔状腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀和 表面下腐蚀。最常见的金属腐蚀有以下几种：均匀腐 蚀；电偶腐蚀；隙缝腐蚀；点腐蚀；晶间腐蚀；选择 性腐蚀；磨损腐蚀（包括气蚀或称为空泡腐蚀和微动 磨损）；应力腐蚀（SCC）；腐蚀疲劳（CF）和氢脆 （HE）。
此四种氢蚀主要见于加氢装置反应器等高温加氢部位。
16
温硫化氢开裂
压力容器在湿H2S环境中的破裂是威胁炼厂安全的一个主要腐蚀问题。 与湿H2S相关的破裂机制共有5种：硫化物应力腐蚀破裂(SSC)、氢鼓泡 (HB)、氢致破裂(HIC)、应力定向氢致破裂(SOHIC)和碱性应力腐蚀破 裂(ASCC)。 应力腐蚀开裂必须同时具备三个条件：1、容易引起的介质。2、受到拉 应力腐蚀开裂的介质及受到拉应力（包括外加载之前的、热应力，冷加 工、热加工焊等后的残余应力和裂纹中腐蚀产物的楔入应力等），超过 该金属---介质系统的应力腐蚀开裂的临界应力值，3、存在应力腐蚀环 境。在上述条件同时存在时才发生应力腐蚀开裂。金属出现腐蚀裂纹或 甚至断裂。裂纹的起源点往往是点腐蚀或腐蚀小孔的底部。裂纹扩展有 沿晶界、穿晶粒或混合型三种。主裂纹通常垂直于应力方向，多半有分 支、裂纹端部尖锐、裂纹内壁及金属外表面的腐蚀程度通常很轻微，而 裂纹端部的扩张速度则极快。断口具有脆性断裂特征。出现应力腐蚀钢 构件的现是均匀腐蚀很少。在力学特征上表现出有一个临界应力，高于 此应力值方可发生应力腐蚀开裂。在含有氯离子的介质中使用奥氏体不 锈钢热交换器或蒸发器容易发生应力腐蚀开裂。
20
SO2\SO3-H2O低温露点腐蚀
SO2\SO3-H2O腐蚀主要指低温露点腐蚀，一般燃料油或燃料气 中均含有少量硫，燃烧后全部生产SO2，当有过量氧气存在时， 又有少量的SO2进一步与氧化合形成SO3（1%~3%).在高温烟 气中SO3不腐蚀金属，但当烟气温度降到400度以下时， SO3和 水蒸气化合生成硫酸蒸汽，当硫酸蒸汽凝结到金属表面时，就会 发生低温硫酸腐蚀。 SO2和水蒸气化合生成亚硫酸蒸汽，由于露 点温度低，一般不会在炉子内凝结，对炉子不腐蚀。因此露点腐 蚀主要因素：过量空气、燃料硫含量以用烟气中的水蒸汽。 水蒸汽10%，硫含量2%，露点温度143.3左右 控制:提高空气预热器入口空气温度和换热面壁温、低氧燃烧， 低硫燃料。采用耐蚀钢（ND），吹灰器改造。
设备腐蚀与防护知识
1
原油分类
美国NPRA对原油轻重的分类为：API度大于38为轻质原油，API度小于 22为重质原油，API度22-38为中质原油。但是在商品原油贸易中有一些 习惯性的分类，例如阿拉伯重质原油API度为27.9等。因此，目前按API 度大于36为轻质原油、API度小于27为重质原油、API度27—36为中质原 油，也是可行的。 商品含硫原油一般分类为： 硫含量小于0.5%为低硫原油，硫含量大于1.5%为高硫原油，硫含0.5%1.5%为中等含硫原油。 原油总酸值(TAN)小于0.5mgKOH／g为低酸原油，TAN大于0.5mgKOH ／g为含酸原油，TAN大于1.0mgKOH／g为高酸值原油。 由此得出，符合API度小于27、硫含量大于1.5%、TAN大于1.0mgKOH ／g任何一项指标的原油，可称为劣质原油。
9
低温（≤120℃）HCl-H2S-H2O及H2SH2O腐蚀体系
随着冷凝过程的进行，冷凝水量不断增加，HCI水溶液不断被稀释，pH 值提高，腐蚀应有所缓和。在这一过程中，由于H2S的溶解度迅速增加 ，提供了更多的H+，因而又促进了氢去极化腐蚀反应： Fe2++H2S—FeS↓+2H+ 这样既破坏了硫化亚铁膜，又加速了腐蚀进程。另外，当原油酸值增 高时，氯化物的水解速率增大，从而使腐蚀程度加重。 腐蚀形态为：碳钢部件的全面腐蚀和Crl3钢的点蚀，以及1Crl8Ni9Ti不 锈钢的氯化物应力腐蚀破裂。 在这一过程中，由于H2S的溶解度迅速增加，提供了更多的H+，因而 又促进了氢去极化腐蚀反应： Fe2++H2S—FeS↓+2H+ 这样既破坏了硫化亚铁膜，又加速了腐蚀进程。另外，当原油酸值增 高时，氯化物的水解速率增大，从而使腐蚀程度加重。 对于HCl一H2S—H2O及H2S-H2O腐蚀，最主要的防护措施是采取“ 一脱三注”，等工艺防腐措施
13
原因分析
（2）环烷酸腐蚀
14
氮化物的腐蚀
原油中所含氮化物主要为吡啶、吡咯及其衍生物。这些氮化物在 减压装置中很少分解，但是在深度加工如催化裂化及焦化等装置 中，由于温度高，或者催化剂的作用，则会分解生成可挥发的氨 和氰化物(HCN)。 HCN的存在对炼油厂低温H2S—H2O部位的腐蚀起到促进的作用 ，造成设备的氢鼓泡和氢脆。分解生成的氨，将在焦化及加氢等 装置中形成NH4Cl，造成塔盘的垢下腐蚀或冷却设备管束的堵塞 。 氮化物的腐蚀除对低温H2S—H2O部位的腐蚀起到促进的作用， 造成设备的氢鼓泡和氢脆外，还将与介质中FeS生产络合离子Fe （CN）4＋6然后和铁反应生成亚铁氰化亚铁，在停工时被氧化为 亚铁氰化铁呈普鲁士蓝色，这一腐蚀多发生于吸收解吸塔顶部， 稳定塔顶部和中部，在吸收塔顶部和中部，腐蚀形貌为坑蚀、穿 孔。
腐蚀控制
工 艺防腐
11
高温硫腐蚀
高温重油部位的腐蚀主要是高温硫腐蚀，高温硫腐蚀受温度影响 很大，主要发生在340℃以上区域。如渣油出装置线、转油线、 减底抽出线、加热炉炉管内壁、催化油浆系统等。当温度在 240℃－340℃时，硫化物开始分解生成H2S，对设备开始产生 腐蚀，但在该温度段内，单纯的活性硫对金属的腐蚀一般。当温 度达到340℃－460℃时，H2S开始分解为H2和S，分解出来的 元素硫，活性很强，可直接腐蚀设备。当温度升至375℃－ 430℃时，未分解的H2S也能直接与金属反应。430℃以上时腐 蚀有所减轻，480℃以上时高温硫腐蚀率明显下降（1）。 因此，高温硫腐蚀最强的温度范围在340℃－430℃，以常压炉 高温硫腐蚀为例是：常压炉对流室进口温度为290℃，辐射室出 口和转油线温度为360℃，因此常压炉高温硫腐蚀最强的部位应 该是辐射室炉管及转油线出口段。
19
腐蚀疲劳
金属受到腐蚀介质和交变应力或脉动应力的联合作用而发生的破损，腐 蚀疲劳一般不存在疲劳极限，和像应力腐蚀开裂那样介质的特殊性，即 在很低的应力和在任何腐蚀介质中都会发生腐蚀疲劳开裂，在容易引起 点蚀的条件下尤其如此。金属出现腐蚀裂纹甚至断裂，裂纹常在点腐蚀 或腐蚀小坑的底部开始，呈多裂源，裂篷多半穿晶粒或沿晶界、少分叉 ，断口大部分被腐蚀产物所复盖。 腐蚀疲劳为脆性破坏之一，钢构件的腐蚀疲劳断口通常具有二部分（1 ）带有腐蚀产物的粗糙表面的腐蚀疲劳部分；（2）快速机械断裂部分 ，二部分的大小视循环应力值Pmax，Pmax愈大腐蚀疲劳断裂面积愈小。 防止腐蚀疲劳断裂的方法有： （1）降低钢构件的工作应力； （2）表面喷丸处理或滚压处理； （3）加缓蚀剂； （4）镀层或涂层如氮化、渗A1等； （5）电化学保护。
7
高温S腐蚀
1、腐蚀原因分析
（1）高温硫腐蚀
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低温（≤120℃）HCl-H2S-H2O及H2SH2O腐蚀体系
在原油加工中，MgCl2和CaCl2受热水解生成强烈的腐蚀介质HCI，其 反应如下： MgCl2+2H2O→ Mg(OH)2+2HCl↑ CaCl2+2H2O → Ca(OH)2+2HCl↑ 在蒸馏装置上，NaCl在通常情况下是不水解的，但当原油中含有环烷 酸和某些金属元素时，NaCl在300℃以前就开始水解，生成HCl。 低温 腐蚀部位主要是常压塔、分馏塔、汽提塔等上部部分挥发线和塔顶冷凝 冷却系统，减压塔部分挥发线和冷凝冷却系统。冷凝系统不同部位的腐 蚀情况是有区别的。一般气相部位腐蚀较轻微，液相部位腐蚀较重尤以 气液两相转变部位，蚀最为严重。在最先冷凝的区域，尤其是气液两相 转变的“露点””部位，剧烈的腐蚀是由于低pH值的盐酸引起的。其反 应如下： Fe+2H十→Fe2十+H2 ↑ FeS+2H+——，Fe2++H2S
12机酸的总称。在低温时腐蚀不强，一旦沸 腾，特别在高温无水环境中，腐蚀非常强烈： 2RCOOH+ Fe——Fe （RCOOH）2+ H2 FeS+2RCOOH——Fe （RCOOH）2+ H2S 由于Fe （RCOOH）2是油溶性产物，能为油流带走，不易在金 属表面形成保护膜，即使形成硫化亚铁保护膜也会与环烷酸反应 ，而完全露出新的金属表面，使腐蚀继续，因此破坏性极大，当 原油酸值大于0.5mgKOH/g，温度在270~280℃和 350℃~400℃之间，环烷酸腐蚀最重。环烷酸的腐蚀主要产生 在高温高流速区域或有流速急变区域如弯头、突起等。环烷酸腐 蚀发生在液相，如果气相中没有凝结液产生，也没有夹带雾沫， 则气象腐蚀是很小的。如果气相处在露点状态或有雾沫夹带，则 腐蚀加剧。
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油品中硫的分布
几乎所有原油都含硫和硫化物，差别在于含量、硫化物的类型和 分布。硫在原油中的形态主要为： ♦ 硫醇(R—SH)♦ 硫醚(R—S—R) ♦ 硫化氢(H2S) ♦ 多硫化物 (RmSn) ♦ 单质硫 硫在馏分油中的分布是不均匀的，通常是原油的硫含量越高，馏 分油中的硫含量越高；馏分油的沸点越高，硫含量越高。 大量的数据显示： (1)汽油馏分中的硫约占原油硫含量的0.8％以下(2)煤油馏分中 的硫约占原油硫含量的5.2%以下(3)柴油馏分中的硫约占原油硫 含量的6.0%-15.5%;(4)蜡油馏分中的硫约占原油硫含量的 13.5%-44.5%;(5)渣油馏分中的硫约占原油硫含量的43.6%76.0%。
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设备主要的腐蚀类型
金属的腐蚀现象是非常复杂的腐蚀损失的种类繁多。 根据金属腐蚀损坏的特征不同，可以把腐蚀分为全面 腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀也称为均匀腐蚀，局部腐 蚀则包括孔状腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀和 表面下腐蚀。最常见的金属腐蚀有以下几种：均匀腐 蚀；电偶腐蚀；隙缝腐蚀；点腐蚀；晶间腐蚀；选择 性腐蚀；磨损腐蚀（包括气蚀或称为空泡腐蚀和微动 磨损）；应力腐蚀（SCC）；腐蚀疲劳（CF）和氢脆 （HE）。
此四种氢蚀主要见于加氢装置反应器等高温加氢部位。
16
温硫化氢开裂
压力容器在湿H2S环境中的破裂是威胁炼厂安全的一个主要腐蚀问题。 与湿H2S相关的破裂机制共有5种：硫化物应力腐蚀破裂(SSC)、氢鼓泡 (HB)、氢致破裂(HIC)、应力定向氢致破裂(SOHIC)和碱性应力腐蚀破 裂(ASCC)。 应力腐蚀开裂必须同时具备三个条件：1、容易引起的介质。2、受到拉 应力腐蚀开裂的介质及受到拉应力（包括外加载之前的、热应力，冷加 工、热加工焊等后的残余应力和裂纹中腐蚀产物的楔入应力等），超过 该金属---介质系统的应力腐蚀开裂的临界应力值，3、存在应力腐蚀环 境。在上述条件同时存在时才发生应力腐蚀开裂。金属出现腐蚀裂纹或 甚至断裂。裂纹的起源点往往是点腐蚀或腐蚀小孔的底部。裂纹扩展有 沿晶界、穿晶粒或混合型三种。主裂纹通常垂直于应力方向，多半有分 支、裂纹端部尖锐、裂纹内壁及金属外表面的腐蚀程度通常很轻微，而 裂纹端部的扩张速度则极快。断口具有脆性断裂特征。出现应力腐蚀钢 构件的现是均匀腐蚀很少。在力学特征上表现出有一个临界应力，高于 此应力值方可发生应力腐蚀开裂。在含有氯离子的介质中使用奥氏体不 锈钢热交换器或蒸发器容易发生应力腐蚀开裂。
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SO2\SO3-H2O低温露点腐蚀
SO2\SO3-H2O腐蚀主要指低温露点腐蚀，一般燃料油或燃料气 中均含有少量硫，燃烧后全部生产SO2，当有过量氧气存在时， 又有少量的SO2进一步与氧化合形成SO3（1%~3%).在高温烟 气中SO3不腐蚀金属，但当烟气温度降到400度以下时， SO3和 水蒸气化合生成硫酸蒸汽，当硫酸蒸汽凝结到金属表面时，就会 发生低温硫酸腐蚀。 SO2和水蒸气化合生成亚硫酸蒸汽，由于露 点温度低，一般不会在炉子内凝结，对炉子不腐蚀。因此露点腐 蚀主要因素：过量空气、燃料硫含量以用烟气中的水蒸汽。 水蒸汽10%，硫含量2%，露点温度143.3左右 控制:提高空气预热器入口空气温度和换热面壁温、低氧燃烧， 低硫燃料。采用耐蚀钢（ND），吹灰器改造。
设备腐蚀与防护知识
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原油分类
美国NPRA对原油轻重的分类为：API度大于38为轻质原油，API度小于 22为重质原油，API度22-38为中质原油。但是在商品原油贸易中有一些 习惯性的分类，例如阿拉伯重质原油API度为27.9等。因此，目前按API 度大于36为轻质原油、API度小于27为重质原油、API度27—36为中质原 油，也是可行的。 商品含硫原油一般分类为： 硫含量小于0.5%为低硫原油，硫含量大于1.5%为高硫原油，硫含0.5%1.5%为中等含硫原油。 原油总酸值(TAN)小于0.5mgKOH／g为低酸原油，TAN大于0.5mgKOH ／g为含酸原油，TAN大于1.0mgKOH／g为高酸值原油。 由此得出，符合API度小于27、硫含量大于1.5%、TAN大于1.0mgKOH ／g任何一项指标的原油，可称为劣质原油。
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低温（≤120℃）HCl-H2S-H2O及H2SH2O腐蚀体系
随着冷凝过程的进行，冷凝水量不断增加，HCI水溶液不断被稀释，pH 值提高，腐蚀应有所缓和。在这一过程中，由于H2S的溶解度迅速增加 ，提供了更多的H+，因而又促进了氢去极化腐蚀反应： Fe2++H2S—FeS↓+2H+ 这样既破坏了硫化亚铁膜，又加速了腐蚀进程。另外，当原油酸值增 高时，氯化物的水解速率增大，从而使腐蚀程度加重。 腐蚀形态为：碳钢部件的全面腐蚀和Crl3钢的点蚀，以及1Crl8Ni9Ti不 锈钢的氯化物应力腐蚀破裂。 在这一过程中，由于H2S的溶解度迅速增加，提供了更多的H+，因而 又促进了氢去极化腐蚀反应： Fe2++H2S—FeS↓+2H+ 这样既破坏了硫化亚铁膜，又加速了腐蚀进程。另外，当原油酸值增 高时，氯化物的水解速率增大，从而使腐蚀程度加重。 对于HCl一H2S—H2O及H2S-H2O腐蚀，最主要的防护措施是采取“ 一脱三注”，等工艺防腐措施
13
原因分析
（2）环烷酸腐蚀
14
氮化物的腐蚀
原油中所含氮化物主要为吡啶、吡咯及其衍生物。这些氮化物在 减压装置中很少分解，但是在深度加工如催化裂化及焦化等装置 中，由于温度高，或者催化剂的作用，则会分解生成可挥发的氨 和氰化物(HCN)。 HCN的存在对炼油厂低温H2S—H2O部位的腐蚀起到促进的作用 ，造成设备的氢鼓泡和氢脆。分解生成的氨，将在焦化及加氢等 装置中形成NH4Cl，造成塔盘的垢下腐蚀或冷却设备管束的堵塞 。 氮化物的腐蚀除对低温H2S—H2O部位的腐蚀起到促进的作用， 造成设备的氢鼓泡和氢脆外，还将与介质中FeS生产络合离子Fe （CN）4＋6然后和铁反应生成亚铁氰化亚铁，在停工时被氧化为 亚铁氰化铁呈普鲁士蓝色，这一腐蚀多发生于吸收解吸塔顶部， 稳定塔顶部和中部，在吸收塔顶部和中部，腐蚀形貌为坑蚀、穿 孔。