天然气净化厂贫富胺液换热器腐蚀失效分析

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1、2014年第3l卷第2期石油化工腐蚀与防护CORROSION＆PROTECFIONINPEFROCitEMICAIINDUSrRY失效分析与寿命洱牯天然气净化厂贫富胺液换热器腐蚀失效分析术段永锋，苗普，于凤昌，(1．中石化洛阳工程有限公司，河南洛阳471003；2．中国石化集团石油化工设备防腐蚀研究中心，河南洛阳471003)摘要：某天然气净化厂联合装置脱硫单元的贫／富胺液换热器在停工检修期间，发现换热器管箱内堆焊层(材质为316L)存在多处点状腐蚀坑和裂纹。采用外观检查、无损检测、腐蚀产物的能谱分析、x射线衍射分析以及胺液成分定性分析等方法确定了腐

2、蚀发生的原因。研究结果表明，换热器管箱内堆焊层的腐蚀失效主要是由胺液中氯离子(质量分数高达300g)引起奥氏体不锈钢点蚀，粗糙表面和温度进一步加剧腐蚀的发生。根据腐蚀失效产生的原因提出了防护措施。关键词：换热器不锈钢点蚀氯离子某天然气净化厂联合装置脱硫单元的贫／富胺胺液换热器共6台(E—IO1A—F)，两两重叠安装，液换热器已经服役3a，在装置停工检修期间发现串联使用，通过富胺液走管程(由E-IO1F到E-换热器管箱内堆焊层存在多处点状腐蚀坑和裂纹。IO1A)、高温贫胺液走壳层(由E一101A到E一101F)进行热交换。U形管换热器的介质及使用1贫／

3、富胺液换热器的运行工况和工艺条件工艺条件见表1。某天然气净化厂联合装置脱硫单元的贫／富表1贫／富胺液换热器材质及工艺条件Table1Processconditionsandmaterialsoflean／richamineheatexchangers2理化检验的腐蚀程度依次增加，并且在较高温度换热器2．1宏观腐蚀形貌分析(E．101A—C)管箱管板(16MnR+316L)上也出现场宏观腐检查发现，换热器E．101管箱内现点蚀坑。(富胺液侧)堆焊层表面布满黄色腐蚀产物(见图2．2腐蚀产物成分分析1)，该黄色腐蚀产物与堆焊层基体间结合力不分别从换热器E一

4、101C—D和E一101E—F管强，易清除掉，去除后在腐蚀产物下发现针状点蚀箱内表面取下少量腐蚀垢样，分别标记为1号和坑(见图2)。通过对换热器管箱内堆焊层进行渗2号样品，其宏观形貌分别见图3、图4。两个样透检测发现，换热器管箱内堆焊层表面存在大面品颜色一致，且颗粒细腻，呈粉状，无大的颗粒。积针状点蚀坑，点蚀缺陷经局部打磨后最大深度达4．5mm；部分换热器管箱内堆焊层表面存在少收稿日期：2013—11—20；修改稿收到日期：2014—03—26。量裂纹。作者简介：段永锋(1979一)，硕士，高级工程师，2004年毕业整体来看，随着换热器内富胺液介质温

5、度于石油大学(华东)，现从事石化设备腐蚀与防护方面的工的升高，换热器管箱内堆焊层表面点状腐蚀数作。E-mail：duanyf．1pec@sinopec．com量和程度增加，即换热器由E．101F到E-101A基金项目：中石化科研项目(308057)资助612．3胺液的腐蚀介质分析形成了疏松多孑L的蘑菇状覆盖层，形成一个闭塞天然气净化厂联合装置脱硫单元主要采用甲电池，此覆盖层阻碍了孔内外物质的交换，孔内介基二乙醇胺(MDEA)作为脱硫溶剂，分别对质相对孔外介质呈滞流状态，溶解氧不易扩散进MDEA脱硫溶剂(退出胺液)的pH值、热稳定盐来，蚀孔内的氧浓度进

6、一步下降，孔外氧含量较(HSS)含量和氯离子含量等进行定量分析，分析高，形成氧浓差电池，其作用使孔内离子化不断加结果见表3。速，Fe浓度进一步增加，为保持电中性，：YL~b的表3脱硫溶剂的成分分析Cl一向孔内迁移，并与孔内Fe“反应生成可溶性Table3Compositionanalysisofleanaminesolution盐(FeC1，)。孑L内氯化物浓缩、水解等造成孔内pH值进一步下降，pH值可达到2～3，点蚀以自催化的过程不断发展下去。由于孔内的不断酸化，H去极化的发生以及孔外氧去极化的共同作用，使孔底金属的溶解速度加快，从而使蚀孔进一步向

7、深处快速发展。020203腐蚀原因分析一3．1腐蚀机理分析换热器管箱内堆焊层材质为316L，介质中存在的cl一质量分数较高(300g／g)，腐蚀垢物主要由铁的氧化物和氢氧化物组成，腐蚀形貌为典一型的针状点蚀孔，具有明显的点蚀特征。因此该部位腐蚀失效是由cl一引起奥氏体不锈钢点蚀。阳极其反应机理及历程如下：316L不锈钢在含有图7不锈钢在含cl一介质中发生点蚀示意氯离子的胺液介质中，由于介质中Cl一能优先地Fig．7Pittingbehaviorofstainlesssteelin有选择地吸附在钝化膜上，与钝化膜中的阳离子chloride—contai

8、ningsolutions结合形成可溶性氯化物，将金属表面钝化膜的局部破坏，形成点蚀源，尤其是当钝化膜表面存