正航仪器金属腐蚀后其使用性能

正航仪器金属腐蚀后其使用性能
腐烛与防护学科是二十世纪30年代发展起来的一门综合性、交叉性学科，现在成 为一门独立的学科，受到越来越多的重视并不断地发展与完善。金属的腐烛即：金属材 料在周围环境介质的化学或电化学作用下发生性能下降、状态改变、直至损坏变质的一 种现象称。金属腐蚀后其使用性能显著降低，不仅危害是金属本身，更严重的是整个金 属设备因此而受到破坏。据估计，全世界每年仅仅因为腐蚀而报废的金属量相当于金属 年产量的1/4-1/3。发达国家为解决腐烛问题所花的费用要占国民经济的2-4%,而且逐 年增加。例如：美国1986年的腐烛损失和防腐费用计为1260亿美元：1995年美国腐蚀 工程师国际协会（NACE international)调查显示⑴，美国每年因腐蚀而受到的经济损失 已高达3000亿美元，平均每人每年超过1100美元。而我国因腐蚀造成的经济损失也非 常巨大（2），据近期的腐烛调查表明，我国每年因腐烛造成的经济损失约占国民生产总值 的4"5%,高达5000亿元人民币。并且随石油化工等工业的发展，腐蚀造成的经济损失 占国民生产总值的比例有上升趋势。
影响石油管道安全输送的主要失效形式之一就是腐蚀，在“石油管工程” 中腐烛 控制也占有十分重要的位置。根据中国腐烛协会、中国石油协会、中国化工协会发布的 资料，在石油和石化行业，70%的失效和腐烛有关。油气田的腐烛事故常常造成重大经 济损失，几乎每年都会发生因管道而导致的灾难性事故以及环境污染，特别是石油天然 气管道。例如，1988年英国阿尔法海洋平台因腐烛破坏而发生爆炸，166人死亡，并导 致北海油田当年减产12%; 1971年5月，威成天然气管线受到腐烛而破裂，最终导致 爆炸燃烧，直接损失达7000万元；1984年10月26日，俄罗斯北部Usinsk地下输油管 线多处腐烛破裂而造成大量原油泄露，环境受到污染严重。我国每年用于石油管材的费 用上百亿。据估计，防腐蚀技术使用得当，腐烛损失中的的3(M0%可以是可以避免的。 可见加强腐烛与防护研究可为石油工业带来巨大的经济效益。腐烛与防护研究在国外是 一个很兴盛的行业。美国腐蚀工程师协会（NACE)主办的每年一度的国际性腐烛会议 中，约6000名代表出席，300余家厂商展出，500余篇宣读论文和200多个专题讨论会。 研究较为活跃和较受重视的研究领域之一便是石油工业腐蚀问题。许多分会场的主席都 是由大石油公司和油田服务部的专家担任。NACE1998中，150余篇报导石油工业领域 腐蚀问题的研究结果，其中大石油公司的论文占很高的比例。西方国家的大石油公司由 于资金雄厚，多数都有自己专门从事腐烛研究的机构。
另外，根据美国对腐蚀破坏事故的调查结果（1968-1971)（4）：在由于腐烛所造成的 破坏和损失当中，腐烛、腐烛疲劳、应力腐烛破坏事故所占比例较髙。其中应力腐 烛开裂约占所有腐烛事故的19%。且应力腐蚀开裂的特征是几乎没有金属宏观体积上的 塑性变形。这就使得应力腐烛的破坏事先不易察觉，且破坏形式严重，成为众多工业中 的设备的较危险的损伤之一。在湿润硫化氧环境中的硫化物应力腐蚀开裂较早是油井用 钢管的SSCC,时间可追述到1925年美国的石油和天然气开釆。之后在日本也发现了液 化石油气C罐的硫化物应力腐蚀开裂问题。随着硫化物应力腐烛问题在石油的幵釆、炼 制、jit存过程中不断暴露，对硫化物应力腐蚀开裂的研究也不断深入。
另一方面，全世界原油开采己有100多年的历史。到目前为止，含硫原油和高含硫 原油的产量已占世界原油总产量的75%,其中硫含量在1%以上的原油占世界原油总产 量的55%以上，硫含量在2%以上的原油占30%以上（5）。国际上多把含硫量大于2%的原 油称为高硫原油（6），而把含硫量在0.5～2.0%的原油称为含硫原油。一般说来，含硫量 在1%以上的原油在加工过程中就会引起严重的腐蚀问题，所以在行业内部又把含硫量 在1%以上的原油泛称为高硫原油(7)。典型含硫原油的含硫情况如表1.1所列[81。
表1.1典型含硫原油的硫含量 Tab. 1.1 Sulfiir content of typical crude oil
胜利伊朗轻伊朗重阿曼伊拉克轻北海混合卡塔尔沙特轻沙特中沙特重 含硫量 / % 1.00 1.35 1.78 1.15 1.95 1.23 1.42 1.75 2.48 2.83
近些年，全球经济继续保持较快增长，全球石油石化工业总体保持良好的发展趋势。 亚太地区，特别是中国在全球石化工业中的地位和作用日益突出，炼油能力占全球的 8%、约占亚太地区的30%左右。2007年以后，随着俄罗斯油以及其它进口原油比例的 增大，国内原料油中的硫含量和酸值都会随之增高，而国内的大多数炼油装置都会不适 应这种变化而出现比较严重的设备腐烛问题。因此，有必要针对这种趋势对装置中可能 会出现严重腐烛进行确认，并采取响应的措施来缓解腐烛。随着我国炼油业炼油能力逐 渐增长，高含硫油加工量的迅速增加，一些炼厂的设备、管道的腐蚀明显加剧。以我国 某炼厂为例：本人所在课题组与该公司合作参与大型石油炼制设备的腐蚀诊断，一年半 时间累积腐蚀案例约30起，约有1/4的案例为应力腐烛开裂引起；而该公司主要炼制高 含硫原油的新区建成以来，短短几个月便发生多起腐蚀案例。由加工高硫油所引起设备 腐烛问题的解决也就显得尤为重要。