当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

16MnR、316L钢在含硫原油中的腐蚀性研究


维普资讯 http://www.cqvip.com

试 验 研 究 

石0 1 .工 (蚀与 4护 油 【8 5 ) ·5 · 化 腐 防    20   

1 Mn 3 6 6 R、 1L钢 在 含 硫 原 油 中 的 腐 蚀 性 研 究 
董 绍平 张 康达 袁军国  方德 明 

>镇海炼化公司研究中心( 浙江省宁波市 350 ) 1 7 2  
浙 江工业 大学 机 电工程学 院 ( 浙江 省杭 州市 303) 102 

摘 要 : 1 Mt 36, 对 6 t 11钢在含硫 原油 中的腐蚀性研究表明 : 1Mn R、 用 6 R钢制造 的设备在 总硫含量 <2 0 .%的  情况下 可继 续使用 , 其均匀腐蚀速率在 16 n a   m t 左右 ; / 慢拉 伸应 力腐 蚀试 验表 明 ,1 L 出现应 力腐蚀开裂  36 钢 的 a 起始浓 度为 20 / , H S 5mgL 而 2 浓度 和 p1 j值的影 响较 小 
关键词 : 台硫原油 1Mt 36 腐蚀 6t R 1L 试验 

镇海炼 化公 司 每 年要 进 口大 量 中东 高 ( ) 含 硫 

1Mn 6 R钢 制 设 备 的 l 部 位 。挂 片 有 新 1M R 0个 6 n  钢和 已 服 役 过 l 3年 的 液 化 石 油 气 贮 罐 简 体 旧  1M R钢 。通 过挂 片试验 , 6n 了解 1Mn 6 R钢在 含 H S 2 

原油 , 因此对加工高硫油的设备腐蚀 、 材料选择等  技 术 问 题 十 分 重 视 , 对 炼 油 设 备 中 常 用 的  并
1M R、1L钢在 高 ( ) 原 油加 工过程 中的腐蚀  6 n 36 含 硫 情 况进行 了专 项研究 。   1 研究 目的  ( ) 过 现 场 挂 片 试 验 , 已 服 役 过 的 旧  I通 对

介质中的均匀腐蚀 、 应力腐蚀开裂 、 裂纹应力腐蚀  扩展和材料性能变化等情况 
2 1 蛙 片位置  .

() 、 1 ~ B旁路釜 : 、 A B旁路釜是专为挂片腐蚀  试验设置的, 可随时打开取 放试样。A釜中的介质  来 自常压塔底渣油, 釜内介质 为减一线油。两釜  B 的操作参数见表 1其中总硫含量是根据现场实测  , 值经统计 分析 后得到的。腐蚀 试验从 1 7年 1 9 9 1   月 开 始 , 19 至 99年 1 月 结 束 , 2年 时 间。把 各  1 共
种 挂 片分成 四组 , 釜 中每 组试 样 的种 类 、 量 和  两 数

1M R和新 1M R钢在加 工高硫原油中抗均匀腐  6n 6n
蚀和 开裂 的能力 , 测取 裂纹 的应力腐 蚀 扩展 速率  .  

() 2通过慢拉伸应力腐蚀试验 , 研究  s c一 、l   等对 1M R、1L 6 n 36 钢发生应力腐蚀敏感性 的影响。   ( ) 出对 1M R、1L钢制 设 备在 炼 制 高硫  3提 6 n 36
原油 中应 采取 的防护措施 和要求 。   2 1Mn   6 R钢挂 片腐 蚀试 验 

腐蚀 时间见表 2 。按预期 的腐蚀时 间, 分期取 出,  
进 行测 试分析 。  
表 1 A B釜 的操作参数    、

挂片位置除原有的 A B旁路釜外 , 、 还选择 了  
常 减 压 装 置 中 含 硫 量 等 参 数 较 为 典 型 的 6个 
表2  A釜中 4组腐蚀 挂片试样的种类 、 数■及腐蚀时间 
试样名称  拉伸 试样  冲击 ( 兼作均 匀腐蚀 ) 试样 
C犁 环 : 缺 口  带 不带 缺 盯  
u型 环 : u型 环  大
A釜  l釜  j

· 纽 

二 【  

四组  
6  



组 

二 组 

三 纽 

四组 
4  

l +I 匀腐蚀 ) 0 ( 均  

9 ( +I均匀腐蚀 )  

I  O

7  

t O  

I 2  

1  2

小 u型 环 
WO 试 样  E

(、 A B釜各 81试 样  、

腐蚀时蝴( ) 月  

( ) 个设备 l 个部位 : 26 O 挂片试样放在常减压 

装置中有一定代表性的 6 个设备中 , 具体挂片试样 

维普资讯 http://www.cqvip.com

第5 期 

董绍平等 LM R、1L钢在含硫原油 中的腐蚀性研究  6 n 36

·5  5

所在设备部位的操作参数 见表 3其 中总硫含量是  ,
根据 现场实 测 值经统计 分 析后 得到 。   22 挂片 试 验结 果及分 析  .

() 2 冲击 试 验 : 着 腐 蚀 时 间 的延 长 , 、 随 新 旧  1M R材 料及 旧 1M R焊 缝 金属 的冲击 功 逐 渐变  6n 6n 小 ; 中第 四次取出 的 冲击 试样 冲击 功 与未 腐蚀  A釜 试样 相 比 , 1M R母 材 的 冲击功降 低 3 %左右 ; 旧 6n 5   B釜 中第 3次 取 出 的 冲击 试 样 冲击 功 与未 腐 蚀 试 

() 1拉伸试验 : 试样经介质腐蚀后 , 进行常温短  时拉伸试验。试验结果表明 , 1 n 旧 6 R钢经两年  M
半时 间在含 硫 的炼 油介质 中腐蚀 后 , 常规 力学性  其 能指 标 中  、  ¨a和  没 有 发 生 显 著 变 化 . 新 

样相比, 1M R母材降低 1.%左右 ; 旧 6n 74 各设备中   冲击 试样 冲击功 也下 降 3% ~3 %。这表 明在 试  4 8
样 的 v型 缺 口部 位 出 现 被 腐蚀 现 象 , 冲击 功 有 所 

1M R钢在 同样的腐蚀介质 中腐蚀后 , 6n 其常规力学  性能指标均在国标 G 65 B64—8{ 6 压力 容器用钢和  低台金钢厚钢板》 规定的范围之内。  

下降, 但其 A v  值还大于压 力容器用钢所规定 的要 
求 2 J  7。

表 3 挂片试样所在设备部位的操作参数 

() 3 均匀腐蚀试验: 试验检测结果表明 , 釜 中 B   试样 的腐蚀速度 比 A釜高 , 面腐蚀严 重。从 A  表 、 B釜每次取 出试样测得的腐蚀速率看 , 随着腐蚀时  间的推移, 腐蚀速度呈下降趋势。几个设备中挂片  的腐蚀情况相 比, 1 操作 条件下对 1M R钢 的 E1 3 6n   腐蚀性最强, 均匀腐蚀速率最高。另外在各操作环   境下 , 、 1M R材料及焊缝金属 的抗均匀腐蚀  新 旧 6n
能力 基本 一致 。  

腐蚀扩展速率 d/ t   ad 为:
A釜 :   B釜 :   3 3  0 rn h .5 1  m /   x 4 1  1  rn h .6  0 m /   x

常压塔顶 :   减压塔顶 :  
容 11 0:  

28  0 m /  .7 1 rn h x 29  5×1_rnh 0 4 /  m
36  0 rn h .5x1  m /  

由试验测得, M R材料在所试验的设备介质  1 n 6 中和腐蚀 时 间内 , 纹 还在 扩展 , 以止 裂 的应 力  裂 所
强 度 因子 K 小于 3M a√    c 2 P m。 3 慢 拉伸应 力腐 蚀试验 (S T SR  

( ) 形 环、 4C u形环试样检测 : 腐蚀过的 C形环   与 u形环 , 要 检 查 试样 弯 曲部 分外 表 面及 试样  主 侧面缺 口 端。检查结果, 尖 C形环 、 u形 环各有 一   个试样弯曲部分外表面发现有浅微裂纹 , 其余试样 
均未发 现 裂 纹 。 由此 表 明 , C形 环 、 U形 环在 试验  的应 力 水平 下 腐 蚀 2年 时 间 ,6 R材料 和 2 1Mn 0钢  管 尚未发 生 开裂 。  

3 1 1M R钢在 Hs . 6n   2 水溶液中的  慢 拉伸 应 力腐蚀试验 
试样 采用 圆棒拉 伸 试 样 。试 验 分两 个 阶段 进  行 : 阶段 试验 配制 的溶 液 主要是 参照 了一套 常  第一 减压顶 含 硫 污 水 的有 关 成 分 、 度 和 D 温 H值 , 考  并

() 5恒位移降 K WO ) ( L 试样应力腐蚀测试 : 腐  蚀 过 的 WO L试样 取 出后 。 打开 裂纹 断 口 , 定 测  按规 取裂纹长度 , 求得 1M R材料在各设备含硫介 质  6n 中应 力腐蚀 的平 均裂纹扩展速率 d/ t ad 和对应 的 
应力 强 度因子 K 。 .  

虑了 c一 l的影 响。为探索 1M R在该介质条件下  6n 的应力腐蚀性能, 确定介质 中硫化氢浓度范围宽一 
些 , 1 ~11m / , a 浓度 为 2 取 0 40 g L而 0~30 g L  7m / ,

腐蚀试验和计算结果表明, 当应力强度因子在  3~6 P√ 时, 3 9M a m 各设备中 WO 试样的平均应 力 L  

温度 2 ~1 ℃, 3 0 介质 n 0 H值取 55 85 . ~ .。   试 验根据 均 匀设 计 方 法 , 硫 化氢 、 将 氯离 子 浓 

维普资讯 http://www.cqvip.com

5 · 6  

石油化工腐蚀 与防护 

第 l 卷  8

度和温度分为八个等级 ,H值为 4 p 个等级 , 各组试 
验 介 质的参 数 见表 4  。
表 4 各组试验 介质 的参数值 

() I试样 断 口分 析 : 力腐 蚀 敏 感 的 断 口有 解  应 理 花样 或准解 理 花样 , 脆 性 断 裂 ; 不 敏 感 的 断  呈 而 口存在有 大量韧窝 , 呈韧性 断裂 。在敏感 性指 数 的  表达形 式 F  )FA)F8 中 ,( ) 为合 适 。 ( 、 ( 、 () F A 更  

试验结果表明, FA 大于 5 %时, 口有明 当 () 5 断   显应力 腐蚀 断裂特 征 。在试 验 范 围 内 , S一 度  随 2浓
提高 , 力腐蚀更 为严 重 。 应   () 蚀 敏感指 数 p 2腐 H值在 50—90范 围 内 、 .    

ns 2 浓度低于 40 gL时, 6m / 由均匀设计方法提供 的  
回归 软 件 包 , 归 出 的 交 互 方 程 ( ) 于 估 算  回 1用

1M R钢的应力腐蚀敏感性指数较为合适。 6n  
F A1 9 4 ( =7 .3+3 0×1 . 0—2 1 .8 4—2 5 X —6 4 X . 

× 0 5= 52 0 4 1 X  1 — X + .X1— X × 3 }  
根 据第 一 阶段 SR S T试 验 研究 结 果 , 定 第二  确 阶段 1N R钢 SR 6n S T试 验 研 究 的重 点 是 HS含量  2 从 上述方 程看 出 :   a HS含 量 增 加 , 感 性 指 数 增 加 , 示  、  敏 表 1Mn 6 R钢应 力腐蚀 加剧 ;   () 1 

和p H值 。把水溶液中的  s 浓度和 p H值作为变  量 ,2 浓度集中在 20 40 gL范围,H值 5   ns 6 — 6m / p —

9 1 浓度对 1M R钢应力腐蚀影响不大 , c一 。C一 6n 把 l  
浓度 和试 验温 度定 为常量 , 为第一 批试 验时该硫  取 化氢 浓 度范 围 内最 大 c一 l 浓度 , 20 gL温度 取  即 7m / ,

bp 、H值减少 , 敏感性指数增加 , 表示腐蚀 也加 
剧;  

c在 1 屯 以下, 、 0 0 随温度 升高 ,6 n 1M R钢应 力  
腐蚀 的敏感 指数 增大 ;  

6 屯。根 据《 5 均匀设计 与均匀 设计 表》 的附表  中 A .u (  , 试验 溶液分成 5 , 1 55)将 2 组 试验介质浓度 
见表 5  。
表 5 各组试验介质水 溶液 的参数值 

d溶液中 c一 、 l含量对 1M R钢应 力腐蚀 敏感  6n
性 影响不 大 ;  

33 36 . 1L在 H S 溶液 中慢拉伸 应 力腐 蚀试验    2水 采用 板 状 拉 伸 试 样。试 验 在 日产 SR - E T 

5 0 P9 应力腐蚀试验机上进 行, ( D -L  ̄ 选取 的应变率 
为 37 .9×1 ~/ 。 0 s 

根据均匀设计 方法 , 验中把 ns浓度 、   试 2 a一 浓度 、H值和温度 T p 各分 为 6 个等级 , 配制成 6 组  不同的水溶液。每组溶液的实测参数值见表 6  。
表 6 各组试验水溶液 的参数值 

在上 述 试 验 中 , 于 ns浓 度 达 到 2O gL 由 2 6m / 

时,6 n 1M R材料仍呈现出明显 的应力腐蚀特征 , 为  寻求 ns对 1M R钢应力腐蚀 敏感性 的起始浓  2 6n 度, 叉配制 了 ns 2 浓度在 20 2m / 3 — 0 gL的几组溶液 
进行 试验 。   32 试验 结 果分 析  . 采用 均匀 设计方 法对 试验 溶液 中的 H S 度 、  浓   c一 l浓度 、 温度 和 p H值 4个参 数 进 行组台 , 以用  可

仍用应力应变曲线下的面积 比值 F A 表示应  () 力腐蚀敏感性指数, 且由 FA 回归的交互方程 () () 2  
估算 较为台适 。  
Yl: 一 1 . 6 + 0. X3 — 9. 2 X 1  X4 + 1 4 14 61 1  0一  8  

最少的试验组数 , 体现每个参数 的单独影响和组台  后的综合影响。用该法提供的回归软件 回归出的  腐蚀敏感指数方程 , 充分 表征 了4 参数对应力腐蚀 
的影 响 。  

×1 一X1 2+30 0  X .9×1一 ) 0   

() 2 

维普资讯 http://www.cqvip.com

第5 期 

董绍平等 1Mt、 1L钢在舍硫原油中的腐蚀性研究  6 t 36 R

.5  7

上式体 现 出 , 试验 的  s水 溶 液 4个 参 量  在

降 , A V 仍大于压 力容器 用钢所要求 的 23 其 K值 7。  
现有 的 1M R钢制 的常 减压设 备 在 总硫 含 量 小 于  6m 20 .%的情 况下 仍可继续 使用 。   () 炼 制高 硫 油 的 常 减压 装 置 中 ,6 n 2在 1M R钢  制设备 的均匀腐蚀 速率 可取 0 1m a  .6 m/。 () 慢 拉伸 应 力 腐 蚀 试验 中 , 3在 用应 用 一应 变 

中, 温度 、l浓度对 36 钢应力腐蚀 的敏感性影  c一 1L 响 较大 , 而  s 量和 p 含 H值 的影 响 相对较小 。  
从试 样 断 口分 析 看 , a一浓 度 在 20 gL以  5m/ 下, 属塑性 断裂 ; 20 gL时 , 在 5m / 出现 了应 力腐 蚀的  特征 ; a一 度达 到 30 gL 应力 腐蚀 敏感性 指  当 浓 1m / 、 数 V A) 3%时 , 力腐 蚀特 征 明 显 。在 I Y   ( 为 0 应 (C X 以下 , 随温 度 升高 ,IL钢 的应力 腐蚀 敏 感性 指 数  36 显 著增 大 。  
4 结论 

曲线下的面积 F A 表达腐蚀敏 感性 指数更 为合  ()
适 

() 36 4在 1L钢慢 拉 伸 应 力腐 蚀 试 验 中 ,l 浓  c一 度和温 度 对应 力腐 蚀 的 影 响较 大 , Hs浓 度 和  而 ,

P H值的影响相对较小 , 出现应力 腐蚀 的 c一 始  l起
浓度 约 为 20 gL  5m / 。 () 强 对 在 役 36 5加 1L钢 设 备 所 处 介 质 中 的  a一 度监控 , 浓 可减 少 设 备 应 力 腐 蚀 发 生 的 几 率 ,   延长 其使用 寿命 。  
( 收稿 1期 : 0—o—o ) 3 2 1 d 2  0

( )6 m 11M R钢长 期处 在 含 H S的炼 油介 质 中 , 2  

其常规力学性能没有发生显著变化 ; 已开设缺 口的 
夏 比( V型 缺 口 ) 冲击 试样 , 蚀 后 冲击 功 有 所 下  腐

( 上接 第 3 9页)  
± 口 

2 失效 原 因分析 

() 2压力表管嘴爆裂是硫化氢应力腐蚀开裂 。   湿硫化氢是应力腐蚀介质条件 , 管嘴工作中承受的 

压力表管嘴设计材质为 1r N9 i Cl i , 8 T 而实际化  学成分不符合 G 1 0 2 B 2 —9 标准规定 , M、 含  2 除   量偏低外, 含量也偏高 , C 这些 因素都会 大幅度降  低材质抗 应力腐 蚀能力 , 足不 了设计和使用要  满
求。   由断 口形貌特 征 、 裂纹 分布走 向 以及能谱 成分 

拉应力是应力腐蚀 的应力条件 , 材质中起提高强度  和耐蚀作用的重要元素 ( 、i i C N、 ) T 含量偏差是压 力 
表管嘴开裂的内在 因素。  
4 建 议 

分析 , 压力表管嘴属硫化氢应力腐蚀断裂。其失效 
过程是 湿硫 化氢 聚集 在管 嘴内表 面根部 , 成腐蚀  造 环境 , 由于 材质抗 腐蚀 能力 明显下 降而 在此发 生点 

( ) 用 1r8 iT 材 质 ( 奥 氏 体 型 不 锈  1选 ClN9 i 即

钢)可很好地抗硫化氢应力腐蚀。 ,   () 2 干燥的硫化氢对钢的腐蚀很轻微。装置在  计划停车中, 要严格按操作工艺要求做好碱洗与氮  封, 防止 空气进 入管线 内造 成腐蚀 性介 质环境 。  
参考文献 
1 机械工程手册、 电子工程手册编辑 委员会 机械工程手册  械  机
工程 出版 社 、96 19 

蚀 。加之该处为机加工应力集中区 , 使点蚀部位应  力集中程度加剧 , 工作应力的作用下 , 在 裂纹沿周  向和薄弱环节由里 向外扩展直至贯穿爆裂。   由此可见 , 材质不符合要求和湿硫化氢应力腐  蚀是发 生失 效 的根 本 原 因。  
3 结论 

2 郭秀文等 金相技术 问答 . 国防工业出版社 , 8   17 9 3 崔新安  贾鹏林 . 高硫原油加工过程 中的腐蚀与防护 , 油化工  石
腐蚀 与 防 护 .0 l 1() 1 0 2 0 ,8 1: —1 



() 1压力表 管嘴材质化学成分不 符合 G I2  B20 9 准 规定 , 相组 织不正常 , 2标 金 为非 奥 氏 体 组 

( 收稿 1期 :0 1 7— o  3 20 —0 3 )


相关文章:
16MnR、316L钢在含硫原油中的腐蚀性研究
16MnR16MnR316L 钢在含硫原油中的腐蚀性 研究 董绍平 袁军国 (中国石化镇海炼化公司研究中心) 摘要:该文对 16MnR、316L 钢在高硫原油中的腐蚀情况进行了...
含硫原油的主要性质
也有人提出“腐蚀性硫”概念,认为石油馏分中活性...防护措施是筒体采用碳钢(镇静)加 3 mm 0Cr13...对于转油线弯头等冲刷腐蚀严重的 部位可选用 316L。...
不锈钢的腐蚀研究
不锈钢的腐蚀研究_能源/化工_工程科技_专业资料。无机酸对 316L 不锈钢的腐蚀 1... 酸中如含有其它物质,如铬酸、重铬酸钠、硝酸钠和大多数硫酸盐类,对不锈钢...
腐蚀
常压塔顶原采用 16MnR,均匀腐蚀严重(腐蚀速度达 0....说明该部位采用 321 或 316L不锈钢为较 好的耐蚀...4 高温及H2S-H2 型腐蚀 原油中的硫化物,包括...
常减压装置加工含硫原油防腐蚀技术
常减压装置加工含硫原油腐蚀技术_能源/化工_工程科技...20g+316L,减底渣油 换热器采用了 16MnR+0Cr18Ni...不锈钢和合金钢在换热器应用 和合金钢在换热器 2.3...
H2S的腐蚀与毒性
@; ]6 j! K9 |) [- G7 w# o 高温硫腐蚀速率的大小,取决于原油中活性...管道宜使用 Cr5Mo 钢,但转油线弯头等冲刷腐蚀严重的部位,可选用 316L 钢。...
常减压加工含硫原油存在问题与对策
设备腐蚀的原因 含硫原油中存在较多的硫化物、无机盐...重质油、渣油系统的高温部位,采用耐腐蚀的合金...如炉子转油线 采用了 316L;常重换热器 E-1010/1...
防腐知识
(2)含量 原油中硫含量是衡量高温硫腐蚀的重要标志。一般说来,硫含量在 1%...腐蚀用材 16MnR→20R→07/09Cr2AIMoRE(经济性新钢种) →00Cr17Nil4Mo2(316L...
化工基础
冷却水系统 中金属腐蚀的控制方法较多,常用的方法...设备用材考虑原则是: (1)根据加工原油量、...馏塔顶换热器的管束采用钛管,壳体采用 16MnR 十 Ti...
316L不锈钢耐腐性性能
不锈钢 316L 的耐腐蚀性能不锈钢 316L 的耐腐蚀性能 316L(UNS S31603)是以钼为基础的奥氏体不锈钢, 这个不锈钢与常规的铬-镍奥氏体如 304 合 金相比,具有更...
更多相关标签:
316l不锈钢耐酸腐蚀性 | 原油含硫量 | 含硫原油 | 原油硫含硫分析方法 | 含硫石蜡基原油 | 含硫含酸原油加工技术 | 16mnr | 16mnr是什么材质 |