加氫裂化裝置存在的主要腐蝕類型主要有:氫損傷(包括高溫氫腐蝕、氫脆、氫致剝離)、高溫H2+H2S腐蝕、連多硫酸腐蝕、 Cr-Mo鋼的回火脆性、高溫S腐蝕、低溫部位的H2S+H2O腐蝕、H2S+NH3 +H2O腐蝕。
1.氫損傷
【定義】由于氫原子擴散進入金屬本體或與金屬反應引起金屬材料性能的破壞稱為氫損傷。
【部位】氫損傷發生的主要部位在:高溫、高壓氫氣環境下的反應系統設備和管線。
【分類】氫損傷主要可以分為:氫脆、高溫氫腐蝕和氫致剝離。
(1)氫脆
【定義】鋼在臨氫條件下使用,氫以原子狀態擴散浸入晶格內、又以分子狀態聚集于晶界或非金屬夾渣物周圍。
【特征】物理過程,可逆的,稱為一次脆化現象。材料的抗拉強度或硬度沒有特別大的變化,但是在常溫條件下材料的缺口強度或韌性降低,有時還產生裂紋。受到氫脆的材料經過脫氫處理后,如果沒有產生裂紋,其延性和韌性都能得到恢復。
(2)高溫氫腐蝕
【定義】氫在高溫(T>220℃)高壓下與合金中的夾雜物(碳合物F3C或固溶碳C)或合金添加物(如Si)發生化學反應,生成高壓氣體。從而導致鋼材產生脫碳和結晶界裂紋。受到高溫氫腐蝕的材料的抗拉強度和延性、韌性顯著降低。
【特征】高溫氫腐蝕與氫脆性質完全不同,它是化學反應過程,具有不可逆性,稱為永久脆化現象。高溫氫腐蝕主要有2種形式:一是表面脫碳;一是內部脫碳。
鋼材與氫接觸后可產生表面脫碳。表面脫碳不會產生裂紋,但材料的強度和硬度稍有下降,而延伸率增加。發生的主要反應有:Fe3C+2H2→CH4+3Fe。這一反應一般從鋼的表面開始,逐漸向內部推進,生成的甲烷氣體不易逸出,他們聚集在晶界或雜質周圍,形成的局部壓力可高達幾千大氣壓以上,因此,不僅鋼的表面和里層脫碳脆化,而且還發展為嚴重的鼓泡開裂。鋼中的固溶的碳也會與鋼中溶解的氫反應:C+4H→CH4;Si+4H→SiH4。
高溫氫腐蝕的特點是要經過一個潛伏期,根據材料和環境條件的不同,潛伏期短可幾個小時,長則數年。鋼材受到高溫氫腐蝕后,表面的尺寸變化很小,主要是降低材料屈服強度和沖擊韌性,從而引起材料開裂。鋼材發生氫腐蝕的溫度和壓力有一個組合條件,及潛伏值,超過這個極限值,就會發生氫腐蝕
【影響高溫氫腐蝕的主要因素】
■溫度、壓力和暴露時間的影響。溫度越高或者壓力越大高溫腐蝕的起始時間就越早。
■合金元素和雜質元素的影響。
■熱處理的影響。鋼的抗氫腐蝕的性能與鋼的顯微組織也有密切關系。
■應力的影響。應力值越大,腐蝕越強。
(3)氫致剝離
【定義】氫在高溫高壓下擴散進入鋼中,當設備檢修或冷卻過程中,溫度降低至150℃以下時,由于氫氣來不及向外釋放,鋼中吸藏了部分氫氣,在一定條件下就會產生堆焊層與母材的開裂現象。
(4)氫損傷的防護措施
■嚴格控制降溫、降壓速率,不能過大。降溫速率:20~25℃/h,降壓速率:1.0~1.5MPa/h。(可以很好的防治氫脆、氫致開裂)。
■控制材料的雜質元素的含量,焊后熱處理。
■根據最新版本的納爾遜曲線選擇抗氫腐蝕材料。嚴禁設備超溫、超壓。