石油化工生產(chǎn)過程中所處理的介質(zhì)大多數(shù)是對(duì)金屬材料有腐蝕的介質(zhì)，或者說，在石油化工生產(chǎn)中，金屬腐蝕可能發(fā)生在生產(chǎn)裝置的各個(gè)部位和每個(gè)過程。事實(shí)證明，金屬腐蝕的危害性是十分普遍的，而且也是十分嚴(yán)重的。首先，腐蝕會(huì)造成重大的直接或間接損失，例如，金屬材料的應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕，往往會(huì)造成災(zāi)難性重大事故，不但給生產(chǎn)者帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且危及人身安全。其次，金屬腐蝕會(huì)帶來大量的金屬消耗，從而浪費(fèi)大量的資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因腐蝕要損耗掉鋼材產(chǎn)量的10%～20%。第三，因腐蝕而造成的生產(chǎn)設(shè)備和管道的跑、冒、滴、漏，會(huì)影響生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)周期和設(shè)備壽命，增加生產(chǎn)成本，同時(shí)還會(huì)因有毒物質(zhì)的泄漏而污染環(huán)境，危及人民健康。等等。
前面已經(jīng)提到，許多壓力管道的破壞都與材料的腐蝕有關(guān)。因此，對(duì)材料工程師來說，有必要熟悉石油化工生產(chǎn)過程中常見的腐蝕環(huán)境，了解腐蝕發(fā)生的機(jī)理、形態(tài)和條件，從而能夠正確選擇材料以避免發(fā)生腐蝕破壞。
然而，金屬的腐蝕涉及到了一系列的基礎(chǔ)理論知識(shí)，就以金屬腐蝕學(xué)來說，它涉及到了金屬學(xué)、金屬物理學(xué)、物理化學(xué)、電化學(xué)、力學(xué)等多門學(xué)科的知識(shí)，而金屬腐蝕學(xué)本身又包括了腐蝕電化學(xué)、腐蝕金屬學(xué)、腐蝕工程力學(xué)、生物腐蝕和防腐系統(tǒng)工程等多門學(xué)科的知識(shí)。在這里來系統(tǒng)的介紹這些方面的知識(shí)是不現(xiàn)實(shí)的，為此，本書仍就在簡(jiǎn)單介紹一些基本概念后，著重就石油化工生產(chǎn)過程中常見的腐蝕環(huán)境進(jìn)行論述，并由此提出選材的有關(guān)要求。
一、常見的腐蝕類型及其定義
腐蝕的分類方法較多，例如按腐蝕介質(zhì)分，有大氣腐蝕、水腐蝕、土壤腐蝕、干燥氣體腐蝕及各種酸、堿、鹽的腐蝕等；按遭受腐蝕的材料分，有碳鋼的腐蝕、不銹鋼的腐蝕、各種有色金屬的腐蝕及高分子材料的腐蝕等。但比較容易與工程選材結(jié)合的腐蝕分類方法有以下兩種，即按腐蝕發(fā)生的機(jī)理劃分和按腐蝕形態(tài)劃分。
（一）根據(jù)腐蝕發(fā)生的機(jī)理劃分
按腐蝕發(fā)生的機(jī)理來分，可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕三大類。
1、化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。其特點(diǎn)是金屬表面的原子與非電解質(zhì)中的氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物，而沒有電流產(chǎn)生。
金屬在高溫氣體中的硫腐蝕、金屬的高溫氧化均屬于化學(xué)腐蝕。
2、電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。其特點(diǎn)是：它至少包含一個(gè)陽極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)，腐蝕反應(yīng)過程中電子通過金屬?gòu)年枠O區(qū)流向陰極區(qū)，其結(jié)果必然伴隨著電流的產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕，例如金屬在大氣、海水、土壤和各種電解質(zhì)溶液中的腐蝕都屬此類。
3、物理腐蝕
它是指金屬由于單純的物理溶解而引起的破壞。其特點(diǎn)是：當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)的金屬熔入金屬材料中時(shí)，會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生“割裂”作用。由于低熔點(diǎn)的金屬?gòu)?qiáng)度一般較低，在受力狀態(tài)下它將優(yōu)先斷裂，從而成為金屬材料的裂紋源。應(yīng)該說，這種腐蝕在工程中并不多見。
（二）根據(jù)腐蝕形態(tài)劃分
按腐蝕形態(tài)分類，可分為均勻腐蝕、局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕三大類。
1、均勻腐蝕
它的特點(diǎn)是腐蝕均勻地發(fā)生在整個(gè)金屬表面。大多數(shù)的化學(xué)腐蝕均屬于這種類型。均勻腐蝕是危險(xiǎn)性最小的一種腐蝕，工程中往往是給出足夠的腐蝕余量就能保證材料的機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命。
均勻腐蝕常用單位時(shí)間內(nèi)腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬材料的腐蝕深度或金屬構(gòu)件的壁厚減薄量（稱之為腐蝕速率）來評(píng)定。SH3059標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：腐蝕速率不超過0.05mm/a的材料為充分耐腐蝕材料；腐蝕速率為0.05mm/a～0.1mm/a的材料為耐腐蝕材料；腐蝕速率為0.1mm/a～0.5mm/a的材料為尚耐腐蝕材料；年腐蝕速率超過0.5mm/a的材料為不耐腐蝕材料。
2、局部腐蝕
局部腐蝕又叫非均勻腐蝕，它的特點(diǎn)是腐蝕發(fā)生在金屬材料的一些特定區(qū)域。局部腐蝕雖不象均勻腐蝕那樣造成大量的金屬損失，但其危害性遠(yuǎn)比均勻腐蝕大，因?yàn)榫鶆蚋g容易被發(fā)覺，容易設(shè)防，而局部腐蝕則難以預(yù)測(cè)和預(yù)防，往往在沒有先兆的情況下，使金屬構(gòu)件突然發(fā)生破壞，從而造成重大火災(zāi)或人身傷亡事故。局部腐蝕很普遍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，均勻腐蝕占整個(gè)腐蝕中的17.8%，而局部腐蝕則占80%左右。工程中，選材時(shí)應(yīng)力求避免局部腐蝕的發(fā)生。根據(jù)腐蝕發(fā)生的條件和形態(tài)不同，局部腐蝕又可分為以下幾種：
a、電偶腐蝕
當(dāng)兩種電極電位不同的金屬或合金接觸并處于電解質(zhì)溶液環(huán)境中時(shí)，電位較負(fù)的金屬其腐蝕速度會(huì)比它單獨(dú)存在時(shí)更快，而電位較正的金屬腐蝕速度反而比它單獨(dú)存在時(shí)減慢，這種腐蝕稱之為電偶腐蝕。如碳鋼與不銹鋼接觸并處于電解質(zhì)環(huán)境中時(shí)，碳鋼將被加速腐蝕，而不銹鋼則被保護(hù)。工程上，應(yīng)盡可能避免具有不同電位的金屬材料在腐蝕環(huán)境中直接接觸。
b、點(diǎn)蝕
對(duì)于表面有鈍化膜或保護(hù)膜的金屬，當(dāng)其鈍化膜表面存在機(jī)械裂縫、擦傷、夾雜物等缺陷造成鈍化膜的厚薄不均勻時(shí)，甚至露出基體金屬時(shí)，便形成活化—鈍化腐蝕電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕。這種腐蝕一般縱向發(fā)展，形成蝕坑或蝕孔，通常稱這種腐蝕為點(diǎn)蝕。具有鈍化膜或保護(hù)膜的金屬有鋁及鋁合金、不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金等。這種腐蝕環(huán)境多為含有氯離子或氯化物等強(qiáng)還原性介質(zhì)的的腐蝕環(huán)境。點(diǎn)蝕的破壞性和隱蔽性較大，它往往又是晶間腐蝕、剝蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞等發(fā)生的誘因。工程上防止點(diǎn)蝕發(fā)生的措施是：選擇對(duì)點(diǎn)蝕不敏感的材料，控制介質(zhì)中氯離子的含量。
c、縫隙腐蝕
金屬構(gòu)件表面由于存在異物或由于結(jié)構(gòu)上的原因而存在縫隙（一般在0.025 mm～0.1mm）時(shí)，因?yàn)榭p隙內(nèi)存在的腐蝕介質(zhì)遷移比較困難，從而引發(fā)金屬的腐蝕，這種發(fā)生在縫隙內(nèi)的金屬腐蝕叫做縫隙腐蝕?？p隙腐蝕往往會(huì)成為其它腐蝕如點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕的誘因，因此，工程上應(yīng)力求避免縫隙腐蝕的發(fā)生。對(duì)于容易產(chǎn)生縫隙腐蝕的介質(zhì)，在管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)避免有縫隙存在。
d、晶間腐蝕
晶間腐蝕是一種因微電池作用而引起的局部破壞，是特定的金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界產(chǎn)生的腐蝕。它的特點(diǎn)是在表面還看不出破壞時(shí)，晶粒之間已喪失了結(jié)合力。它是一種危害性很大的局部腐蝕。晶間腐蝕的發(fā)生有兩個(gè)條件，其一是晶界物質(zhì)的物理化學(xué)狀態(tài)與晶粒本身不同；其二是有特定的腐蝕環(huán)境存在。工程上最常見的容易發(fā)生晶間腐蝕的材料是奧氏體不銹鋼。防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕發(fā)生的措施主要有三個(gè)：其一是降低不銹鋼中的含碳量，使之小于奧氏體室溫溶解度（0.02%～0.03%)以下；其二是進(jìn)行固溶熱處理，使晶粒和晶界物質(zhì)的化學(xué)成分一致；其三是采用含穩(wěn)定化元素（主要是鈦和鈮）的奧氏體不銹鋼。
關(guān)于奧氏體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的機(jī)理，目前說法很多，但能為大多數(shù)人所接受的說法是貧鉻說。貧鉻說認(rèn)為，由于高溫奧氏體和低溫奧氏體對(duì)碳的溶解度不一樣，當(dāng)材料從高溫冷卻時(shí)，過飽和的碳元素將從奧氏體中析出并向晶界遷移，同時(shí)鉻元素也向晶界遷移，但碳和鉻的遷移速度不同，碳元素的遷移速度快。當(dāng)冷卻速度較快時(shí)，碳和鉻都來不及遷移，而碳被固溶在奧氏體中，此時(shí)晶界的化學(xué)成分沒有發(fā)生變化，也就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。當(dāng)冷卻速度非常慢時(shí)，碳和鉻先后都充分遷移到晶界，從新達(dá)到碳鉻平衡，此時(shí)晶界與晶粒內(nèi)的化學(xué)成分也沒有差別，故也不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。這種冷卻方式在工程上是不現(xiàn)實(shí)的。當(dāng)冷卻速度介于極快和極慢之間時(shí)，由于碳元素遷移的速度快，在鉻還來不及充分遷移到晶界時(shí)，冷卻已經(jīng)完成，此時(shí)就造成晶界上的碳元素多，鉻元素少，也就是說造成了晶界的貧鉻。貧鉻的晶界其耐腐蝕性能下降，從而導(dǎo)致材料晶間腐蝕傾向產(chǎn)生。對(duì)于超低碳奧氏體不銹鋼，因其碳含量低于奧氏體室溫溶解度，不存在過飽和的碳遷移問題，也就不存在晶間腐蝕傾向問題。對(duì)于穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼，由于其中的穩(wěn)定化元素（鈦和鈮）與碳形成很穩(wěn)定的碳化物（碳化鈦、碳化鈮），它將固定著碳使它不能遷移，從而抑制了晶間腐蝕傾向的產(chǎn)生。
晶間腐蝕是點(diǎn)蝕的一種特例，只不過它是發(fā)生在晶界上而已，而點(diǎn)蝕既可以發(fā)生在晶界上，又可以發(fā)生在晶內(nèi)。
3、應(yīng)力作用下的腐蝕
應(yīng)力作用下的腐蝕也象局部腐蝕那樣，在沒有發(fā)生預(yù)兆的情況下，突然導(dǎo)致金屬構(gòu)件的破壞。因此它也是一種危害性較大的腐蝕。與局部腐蝕有所不同的是，應(yīng)力作用下的腐蝕通常是在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，管道元件通常都是在受力狀態(tài)下工作的，因此，它也是一種普遍存在的腐蝕類型。根據(jù)腐蝕發(fā)生的條件和形態(tài)不同，它又可分為以下幾種類型：
a、應(yīng)力腐蝕
它指的是金屬構(gòu)件在拉伸應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同作用下引起的破壞。應(yīng)力腐蝕斷裂的產(chǎn)生應(yīng)具備以下三個(gè)條件：其一是要有特定的腐蝕環(huán)境（包括腐蝕介質(zhì)的成分、濃度和溫度等）；其二是要有足夠大的拉伸應(yīng)力（應(yīng)超過某一極限值）；其三是金屬材料具有特定的合金成分和組織（包括晶粒大小、晶粒取向、形態(tài)、相結(jié)構(gòu)、各類缺陷等）。常用金屬材料易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的環(huán)境組合見表3-5。
表3-5 易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的金屬材料和環(huán)境組合
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材料
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環(huán) 境
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材料
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環(huán) 境
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高溫堿液
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碳鋼
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苛性堿溶液
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奧氏
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氯化物水溶液
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及低
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氨溶液
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體不
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海水、海洋大氣
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合金
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硝酸鹽水溶液
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銹鋼
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連多硫酸
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鋼
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含HCN水溶液
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高溫高壓含氧高純水
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濕的CO-CO2—氣體
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濃縮鍋爐水
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表3-5（續(xù)）
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材料
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環(huán) 境
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材料
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環(huán) 境
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硝酸鹽和重碳酸溶液
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水蒸汽（260℃）
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含H2S水溶液
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260℃硫酸
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碳鋼
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海水
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奧氏
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濕潤(rùn)空氣（濕度90%）
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及低
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海洋大氣和工業(yè)大氣
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體不
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NaCl+ H2O2水溶液
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合金
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CH3COOOH水溶液
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銹鋼
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熱NaCl+H2O2水溶液
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鋼
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CaCl2、FeCl3水溶液
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熱NaCl
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（NH4）2CO3
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濕的氯化鎂絕緣物
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H2SO4-HNO3混合酸水溶液
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H2S水溶液
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紅煙硝酸
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氨蒸汽及氨水溶液
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N2O2
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銅
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三氯化鐵
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鈦
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濕的Cl2(288℃、346℃、427℃）
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合
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水，水蒸汽
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及
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HCl(10%，35℃）
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金
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水銀
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鈦
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硫酸（7%～60%）
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硝酸銀
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合
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甲醇，甲醇蒸汽
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氯化鈉水溶液
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金
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海水
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鋁
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海 水
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CCl
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合
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CaCl2+NH4Cl水溶液
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氟里昂
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金
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水銀
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工程上防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施有以下幾方面：其一是降低管道元件中的應(yīng)力水平，避免或減少局部應(yīng)力集中，消除加工殘余應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力；其二是控制敏感環(huán)境，例如加入緩蝕劑，升高介質(zhì)的PH值，采用電化學(xué)保護(hù)等措施；其三是正確選用材質(zhì)，力求避免易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的材料－環(huán)境組合。
關(guān)于應(yīng)力腐蝕發(fā)生的機(jī)理，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為：在較大的應(yīng)力作用下，金屬材料的原子處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，在特定的腐蝕介質(zhì)作用下，原子容易失去電子而使材料遭受腐蝕，進(jìn)而發(fā)生脆裂，即產(chǎn)生微裂紋。由于微裂紋的應(yīng)力集中效應(yīng)，使材料的脆裂得以快速發(fā)展，微裂紋快速擴(kuò)大，最終導(dǎo)致材料斷裂。此時(shí)的應(yīng)力一般指結(jié)構(gòu)峰值應(yīng)力或由結(jié)構(gòu)應(yīng)力與加工殘余應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力疊加后的高值局部應(yīng)力，只有高值局部應(yīng)力才足以導(dǎo)致材料的不穩(wěn)定。此時(shí)的腐蝕介質(zhì)是指對(duì)材料有選擇性腐蝕并使材料處于脆性的特定腐蝕介質(zhì)。如果腐蝕介質(zhì)對(duì)材料有很強(qiáng)的腐蝕性，并發(fā)生全面腐蝕，由此造成材料受力面積減少而導(dǎo)致的破壞，則不屬于應(yīng)力腐蝕開裂破壞。
b、氫損傷
由于氫的存在或與氫發(fā)生反應(yīng)而引起的金屬構(gòu)件的破壞稱為金屬的氫損傷。根據(jù)氫引起的金屬破壞的條件、機(jī)理和形態(tài)不同，氫損傷主要可以分為氫脆、氫鼓泡、表面脫碳和氫腐蝕（內(nèi)部脫碳）四大類。有關(guān)氫損傷的詳細(xì)論述將在后面進(jìn)行。
c、腐蝕疲勞
它是在腐蝕和循環(huán)應(yīng)力共同作用下而產(chǎn)生的一種破壞。腐蝕疲勞能顯著降低金屬材料的疲勞極限。腐蝕疲勞在石油化工生產(chǎn)過程中的存在也很普遍，有交變應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同存在的場(chǎng)合就有腐蝕疲勞。它是應(yīng)力腐蝕的一種特殊情況，因此它的危害并不亞于應(yīng)力腐蝕開裂。工程上防止腐蝕疲勞的措施一般有兩個(gè)，其一是對(duì)金屬構(gòu)件采用陰極保護(hù)法或者在介質(zhì)中添加緩蝕劑，以消除或緩和腐蝕環(huán)境。其二是降低金屬構(gòu)件的應(yīng)力水平或峰值應(yīng)力。
d、磨損腐蝕
由于腐蝕性流體和金屬表面間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的金屬加速破壞稱為磨損腐蝕。它常發(fā)生在流體處于高速運(yùn)動(dòng)的設(shè)備中，如工藝管道（特別是彎頭處）、離心機(jī)葉輪、換熱器管、蒸汽管道等。根據(jù)磨損的方式不同，磨損腐蝕又可分為湍流腐蝕、空泡腐蝕和微振腐蝕等幾種型式。工程上防止磨損腐蝕發(fā)生的措施有：選用耐腐蝕性好的材料；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施，如管道中磨蝕部位比較嚴(yán)重的彎頭處加保護(hù)板；對(duì)空泡腐蝕來說，采用光浩度較高的加工表面，以減少甚至避免形成氣泡的核點(diǎn)。
二、常見的幾種腐蝕介質(zhì)
石油化工生產(chǎn)過程中存在的腐蝕介質(zhì)種類很多，但最常見也是最主要的腐蝕介質(zhì)可以歸納為以下幾大類：氯化物、硫化物、環(huán)烷酸和氫氣。
（一）氯化物
介質(zhì)中的氯化物可分為兩種，一種為無機(jī)氯化物，另一種為有機(jī)氯化物。前者一般由原油中帶來，后者則是生產(chǎn)過程的產(chǎn)物，即在生產(chǎn)過程中混進(jìn)來的。無機(jī)氯化物一般由NaCl（約占80%）、CaCl2和MgCl2 (二者的比例約為1:3）組成。這三種物質(zhì)在一定的溫度條件下能發(fā)生水解生成腐蝕性物質(zhì)HCl，HCl在無水存在時(shí)將揮發(fā)而不對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，有水存在時(shí)將對(duì)金屬材料產(chǎn)生嚴(yán)重的均勻腐蝕或點(diǎn)腐蝕。
氯化物的腐蝕過程一般是這樣進(jìn)行的：首先是NaCl、CaCl2、MgCl2在一定的溫度條件下發(fā)生水解生成HCl，然后，HCl在有水存在的情況下與金屬材料(Fe)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其反應(yīng)式如下：
400℃
NaCl + H2O NaOH + HCl 120℃
MgCl + H2O Mg(OH)2 + HCl 170℃
CaCl2 + H2O Ca(OH)2 + HCl H2O
HCl + Fe FeCl2 + H2 氯化物對(duì)碳素鋼的腐蝕基本上為均勻腐蝕并伴隨著氫脆的發(fā)生（因?yàn)楦g反應(yīng)過程中有氫的產(chǎn)生），對(duì)不銹鋼的腐蝕為點(diǎn)蝕或晶間腐蝕。一些試驗(yàn)資料上給出，常用不銹鋼抗氯化物的點(diǎn)蝕能力由低到高的順序是：304→304L→0Cr13→316→316L→321→347。
若有H2S同時(shí)存在時(shí)，會(huì)加速HCl的腐蝕：
H2S + Fe Cl2 FeS + HCl由上面的反應(yīng)式可以看出，有H2S存在時(shí)，會(huì)還原出一部分HCl，二者交互作用的結(jié)果，其腐蝕速度要比單純的HCl腐蝕提高（20～40）倍。
工程上防止氯化物腐蝕的措施主要從以下幾個(gè)方面考慮：
a、加強(qiáng)原油的脫鹽工藝，使得原油中的NaCl、MgCl2、CaCl2盡可能在原油蒸餾前大部分被脫去；
b、對(duì)重點(diǎn)部位（如塔頂冷凝系統(tǒng)）采用注氨、注堿、注水、注緩蝕劑的工藝防腐方法。其中注氨、注堿的目的是中和HCl，注水的目的是稀釋HCl。當(dāng)Cl-的濃度降到100PPm以下時(shí)，腐蝕就會(huì)變得緩和。一般工程上要求其Cl-的濃度應(yīng)控制在50PPm及以下；
c、選擇適宜的材料，如采用碳鋼－不銹鋼復(fù)合管材。
（二）硫化物
原油中硫的化合物多達(dá)250種以上，但并不是所有的硫化物都會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕，其中對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕的硫化物有：?jiǎn)钨|(zhì)硫及多硫化物、硫醇（R-SH）、硫化氫（H2S）、硫醚（R-S-H）、有機(jī)二硫化物（RSSR）、噻吩等。
通常將總硫含量低于0.1%（重量比）的原油叫做超低硫原油，總硫含量在0.1%～0.5%的原油叫做低硫原油，總硫含量大于0.5%的原油叫做高硫原油。由于原油中的硫化物種類較多，它們?cè)诓煌臈l件下分別呈現(xiàn)出腐蝕活性，而且生產(chǎn)過程中，也常伴隨著硫化物的生成（如加氫裂化裝置開工初期加注二硫化碳）。因此，硫化物的腐蝕是分布最廣的腐蝕之一，它幾乎發(fā)生在石油加工的各個(gè)階段和各個(gè)環(huán)節(jié)。
1、硫醇（R-SH）
它具有沸點(diǎn)低、不溶于水、有強(qiáng)烈臭味的特點(diǎn)。它本身不會(huì)與金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，但在300℃及以上溫度開始分解生成H2S，隨后則以H2S的腐蝕型式出現(xiàn)。其反應(yīng)式如下：
300℃左右
R－SH R-SR + H2S
500℃左右
R－SH R-CH （=CH2 + H2S）
2、硫化氫（H2S）
原油中僅含有少量的H2S，它是油田設(shè)備的主要腐蝕介質(zhì)。輸送到石油加工廠時(shí)，原油中原有的H2S大部分已經(jīng)釋放，而且在小于240℃的溫度下，其它硫化物尚未分解，故石油加工廠處理的原油在240℃以下對(duì)金屬材料不產(chǎn)生硫化物腐蝕的原因正在于此。煉油廠存在的H2S腐蝕介質(zhì)實(shí)際上都是石油加工過程中產(chǎn)生的。
根據(jù)腐蝕發(fā)生的機(jī)理不同，硫化氫腐蝕可分為低溫硫化氫腐蝕和高溫硫化氫腐蝕兩種。油田管道設(shè)備的硫化氫腐蝕為低溫硫化氫腐蝕，但它與煉油廠生產(chǎn)裝置中的低溫硫化氫腐蝕有所區(qū)別。對(duì)于油田管道設(shè)備的硫化氫腐蝕，美國(guó)石油學(xué)會(huì)專門編制了一套材料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（NACE標(biāo)準(zhǔn)）以適應(yīng)該腐蝕環(huán)境。但目前國(guó)內(nèi)和國(guó)際上都在爭(zhēng)論NACE標(biāo)準(zhǔn)是否適用于煉油裝置。反對(duì)者認(rèn)為，油田和煉油裝置的腐蝕環(huán)境不盡相同，油田中的硫化氫濃度指標(biāo)不適用煉油裝置，實(shí)際情況也是如此。贊同者認(rèn)為，煉油裝置中可以借簽油田中的硫化氫濃度指標(biāo)，并給出它自己的指標(biāo)，從而同樣可以接受NACE標(biāo)準(zhǔn)的約束。但目前國(guó)內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的適合煉油裝置的硫化氫濃度指標(biāo)。
a、低溫H2S腐蝕
干的H2S是沒有腐蝕的，只有與水共同存在時(shí)（潮濕的大氣也如此）將產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。腐蝕發(fā)生的反應(yīng)式如下：
H2S 水解 H+ + HS- H+ + S-
Fe － 2e Fe+2 （陽極反應(yīng)）
H+ + 2e H2 (陰極反應(yīng)）
Fe+2 + S-2 FeS
低溫H2S腐蝕將造成金屬材料的非均勻腐蝕、氫鼓泡、氫脆和H2S應(yīng)力腐蝕開裂。該類型的腐蝕是石油、石油化工生產(chǎn)過程中最廣泛存在的腐蝕類型之一。
多年的生產(chǎn)過程中，因低溫H2S腐蝕而發(fā)生的事故，尤其是H2S應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致的事故時(shí)有報(bào)導(dǎo)。因此，工程上給予了嚴(yán)格的材料使用限制，這些限制歸納起來主要有三方面：其一是在選材上要求鋼材的屈服極限不大于490MPa，同時(shí)必須是鎮(zhèn)靜鋼。不得選用含鎳量大于1.0%的低合金鋼；其二是加強(qiáng)對(duì)原材料及其焊縫的無損檢測(cè)，嚴(yán)格控制焊接缺限和制造缺陷的存在；其三是進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，并控制其焊縫硬度不大于HB200。
b、高溫H2S腐蝕
260℃~500℃
H2S + Fe FeS + H2
這類腐蝕受介質(zhì)溫度的影響比較大。在介質(zhì)溫度低于260℃時(shí)，無腐蝕發(fā)生；在260℃～340℃時(shí)，腐蝕開始產(chǎn)生，并隨溫度升高而加??；在340℃～400℃時(shí)，H2S開始分解生成氫（H2）和單質(zhì)硫（S），此時(shí)表現(xiàn)為高溫硫腐蝕；在426℃～480℃時(shí)，高溫硫?qū)饘俨牧系母g最快。
高溫下的H2S腐蝕為均勻的化學(xué)腐蝕，工程上一般選用較高級(jí)的耐蝕材料即可，如適當(dāng)選用合金鋼以代替碳素鋼。
4、硫醚(R-S-R)、有機(jī)類二硫化物(RSSR)和噻吩
一般情況下，硫醚(R-S-R)、有機(jī)類二硫化物(RSSR)和噻吩呈中性，幾乎無腐蝕作用，但在一定的溫度條件下，它們會(huì)分解生成具有腐蝕性的硫化物，這些新生硫化物是后續(xù)加工過程中出現(xiàn)硫化物腐蝕的根源。工程上采取的措施是加強(qiáng)前期的工藝脫除。
5、連多硫酸（H2SnO6 n=2～5）
在高溫臨氫加工過程中，由于硫化物腐蝕金屬材料而產(chǎn)生FeS，在仃工期間，F(xiàn)eS將與空氣中的氧和水接觸并發(fā)生反應(yīng)生成連多硫酸，其反應(yīng)式為：
3FeS + 5O2 Fe2O3.（FeO） + 3SO2
SO2 + H2O H2SO3
H2SO3 + 2 O2 H2SO4
FeS + H2SO3 m H2SnO6 + n Fe+2
FeS + H2SO4 FeSO4 + H2S
H2SO3 + H2S m H2SnO6 +n S
連多硫酸容易引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂，工程上采取的防止措施有：停工時(shí)，立即對(duì)相關(guān)的設(shè)備和管道進(jìn)行充氮保護(hù)。當(dāng)必須打開設(shè)備或管道時(shí)，采用注堿進(jìn)行中和清洗的辦法進(jìn)行保護(hù)，或者在其它條件許可時(shí)不選用奧氏體不銹鋼，而選用雙相不銹鋼(3RE60)等對(duì)連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂不敏感的材料。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)H2+H2S環(huán)境下工作的奧氏體不銹鋼構(gòu)件在仃工時(shí)易產(chǎn)連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的觀點(diǎn)是比較一致的，但對(duì)于非氫（指氫氣不是正常的工藝介質(zhì)）環(huán)境下是否也存在著連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的看法不一致，也無相應(yīng)的試驗(yàn)證明。但連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂是一種很危險(xiǎn)的腐蝕形式，在沒有證明它是否在非氫環(huán)境下存在的情況下，工程上采取的態(tài)度是寧可信它的存在，并在選材上按有連多硫酸存在的情況進(jìn)行。
（三）環(huán)烷酸
環(huán)烷酸是原油中帶來的有機(jī)物，它的分子式為R(CH2)nCOOH（12≤n≤20），R為環(huán)茂烴。環(huán)烷酸對(duì)金屬腐蝕的反應(yīng)式為：
溫度
2RCOOH + Fe Fe(RCOOH)2 + H2
該反應(yīng)受溫度的影響比較大，在220℃以下時(shí)反應(yīng)基本不進(jìn)行，即此時(shí)環(huán)烷酸對(duì)金屬?zèng)]有腐蝕。當(dāng)溫度超過220℃時(shí)，腐蝕開始發(fā)生，并隨著溫度的升高其腐蝕速度逐漸升高，在270℃～280℃時(shí)達(dá)到最大。當(dāng)溫度再升高時(shí)，腐蝕速度反而下降，但到350℃附近時(shí)又急劇增加。當(dāng)溫度超過400℃時(shí)就沒有腐蝕了，因?yàn)榇藭r(shí)原油中的環(huán)烷酸已基本汽化完畢。環(huán)烷酸溶于油，其腐蝕產(chǎn)物也溶于油，一般找不到腐蝕產(chǎn)物，因此它總是能保持新鮮介質(zhì)和新的腐蝕界面接觸，而且介質(zhì)的流速越大，腐蝕越嚴(yán)重。環(huán)烷酸的腐蝕與其含量有關(guān)，含量越大，腐蝕越嚴(yán)重。一般它在原油中的含量常用原油的酸值來表示，原油的酸值小于0.5mgKOH/g時(shí)，不產(chǎn)生腐蝕或腐蝕輕微，此時(shí)的原油稱為低酸原油。原油的酸值大于或等于0.5mgKOH/g時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)烷酸腐蝕，此時(shí)的原油稱為高酸原油。金屬材料的環(huán)烷酸腐蝕基本為均勻的化學(xué)腐蝕。
316L(00Cr17Ni14Mo2)材料是抗環(huán)烷酸腐蝕比較有效的材料，因此它常用于高溫環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境。工程上，除選用好的耐蝕材料外，還常在結(jié)構(gòu)上采取措施，例如對(duì)沖刷比較嚴(yán)重的地方增設(shè)防沖墊板以保護(hù)設(shè)備和管道。另外，將高酸原油與低酸原油進(jìn)行混煉也是工程上為降低環(huán)烷酸腐蝕而經(jīng)常采用的辦法。
（四）氫損傷
在石油加工過程中，氫是普遍存在的一種腐蝕介質(zhì)，這不僅僅在于有許多氫處理生產(chǎn)裝置，而石油產(chǎn)品本身就是碳?xì)浠衔?，在加工過程中，由于它的分解和聚合，都將釋放和吸收氫。在其它反應(yīng)中，如H2O、H2S等物質(zhì)的分解和反應(yīng)，都會(huì)釋放出氫，因此說，氫損傷在石油加工過程中發(fā)生的范圍很廣，也是一種危害比較大的腐蝕形式。
前面已經(jīng)提到，氫損傷可分為四種主要型式，即氫脆、氫鼓泡、表面脫碳和氫腐蝕（也叫內(nèi)部脫碳），前二者多發(fā)生在低溫條件下，后兩種多發(fā)生在高溫度條件下。
1、氫脆
由于氫原子比較小，在一定條件下它能滲入金屬的晶格內(nèi)，“釘扎”著晶格使其不易變形，若變形則表現(xiàn)為脆變。這種由于氫原子的作用而使金屬變脆（材料的延伸率和斷面收縮率顯著下降）的現(xiàn)象稱為氫脆。當(dāng)受外力作用時(shí)，金屬材料會(huì)在毫無預(yù)測(cè)的情況下突然脆斷，而且呈延遲破壞特征。氫脆是可逆的，通過熱處理可將金屬中的溶解氫釋放出去，而金屬也將恢復(fù)其原有的機(jī)械性能。
影響氫脆的因素有：
a、氫分壓。氫分壓越高，延遲破壞時(shí)時(shí)間越短。
b、溫度。高溫下不發(fā)生氫脆，此時(shí)它已轉(zhuǎn)化為氫腐蝕。溫度太低時(shí)也不發(fā)生，因?yàn)榇藭r(shí)氫不具備大量滲入金屬晶格內(nèi)的活性。它一般多發(fā)生在－30℃～30℃溫度區(qū)間內(nèi)。
c、金屬材料的強(qiáng)度。強(qiáng)度越高，發(fā)生氫脆的可能性越大。
d、金屬的金相組織。如馬氏體組織發(fā)生氫脆的指數(shù)是球狀珠光體組織的3倍。
e、應(yīng)力水平。材料的脆斷是在足夠的應(yīng)力作用下發(fā)生的，降低應(yīng)力水平，使其低于晶格滑移所需的最小能量，氫脆將不會(huì)發(fā)生。
工程上防止氫脆發(fā)生的措施有：避開其溫度敏感區(qū)使用；選用強(qiáng)度低的材料；降低金屬構(gòu)件的應(yīng)力水平。
2、氫鼓泡
氫原子滲入到金屬材料內(nèi)部，在遇到裂紋、夾雜、氣孔等空隙處，會(huì)聚集并結(jié)合成氫分子。氫分子的產(chǎn)生伴隨著體積的急劇膨脹，從而產(chǎn)生很高的內(nèi)部氫氣壓力，這個(gè)壓力將導(dǎo)致原微觀缺陷的擴(kuò)展。如果材料內(nèi)部缺陷的擴(kuò)展方向?qū)χ摬谋砻妫蛘咴撊毕菘拷饘俦砻?，則將產(chǎn)生氫鼓泡。氫鼓泡一般發(fā)生在常溫下，而且有無應(yīng)力存在都能產(chǎn)生。
影響氫擴(kuò)散的因素都會(huì)影響到氫鼓泡的產(chǎn)生。除此之外，影響氫鼓泡產(chǎn)生的主要因素是材料內(nèi)部的缺陷。因此，工程上要嚴(yán)格控制臨氫管道元件的制造缺陷，特別是金相偏析、非金屬夾雜物和微裂紋的存在以及存在形態(tài)和多少。
3、表面脫碳和氫腐蝕
在高溫高壓條件下，氫會(huì)與鋼材中的不穩(wěn)定碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷，反應(yīng)式為：
C + 2H2 CH4
Fe3C + 2H2 3Fe + CH4
該反應(yīng)如果發(fā)生在鋼材表面，則稱之為表面脫碳。如果發(fā)生在鋼材內(nèi)部則稱之為氫腐蝕（也叫內(nèi)部脫碳）。鋼材的表面脫碳為均勻性的化學(xué)腐蝕，因此并不可怕。而內(nèi)部脫碳則是復(fù)雜的“化學(xué)腐蝕+局部腐蝕（早期）+應(yīng)力腐蝕”的綜合。它的產(chǎn)生有一個(gè)過程：首先是氫原子侵入鋼材內(nèi)部，在一定的溫度和壓力條件下，氫原子會(huì)與鋼材中的碳化合生成甲烷，甲烷氣因?yàn)槠浞肿虞^大而不能從鋼材中逸出，而是聚集在晶界或夾雜物附近。隨著甲烷氣的增多，壓力逐漸升高，最終導(dǎo)致裂紋和鼓泡的產(chǎn)生，直到鋼材發(fā)生破壞。
影響鋼材表面脫碳和內(nèi)部脫碳的主要因素是氫分壓和溫度。工程上，防止氫蝕破壞的選材依據(jù)是Nelson曲線。該曲線由美國(guó)石油學(xué)會(huì)以API 941標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，目前已被世界各國(guó)廣泛采用。實(shí)踐證明，它是一個(gè)可靠而且適用的選材依據(jù)。
在應(yīng)用Nelson曲線時(shí)，應(yīng)注意它的數(shù)據(jù)大部分來源于工業(yè)實(shí)際報(bào)告，而來自實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)很少，可以說它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值的描述，目前尚未得到理論上的驗(yàn)證，因此在查曲線數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)溫度的基礎(chǔ)上加30℃～50℃作為基準(zhǔn)溫度，以便給出一個(gè)安全系數(shù)。
«石油化工鋼制應(yīng)力容器材料選用標(biāo)準(zhǔn)»SH3075中的圖9.1.1-1和圖9.1.1-2給出了較新版的Nelson曲線，本書在此省略。
（五）其它腐蝕介質(zhì)
上述的四大類腐蝕介質(zhì)構(gòu)成了石油加工過程中的大部分腐蝕環(huán)境。但在生產(chǎn)過程中，有時(shí)還會(huì)遇到其它類型的腐蝕介質(zhì)，也應(yīng)給予考慮和重視。
1、氮化物
原油中所含的氮化合物主要是吡啶、吡咯及其衍生物，這些氮化合物在石油的深度加工過程中，在催化劑的作用下才分解生成可揮發(fā)的氨和氰化物（HCN）。HCN和H2S－H2O共同作用可導(dǎo)致鋼材的氫鼓泡和氫脆，而氨在加氫過程中可生成NH4Cl而對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕。一般情況下，用注堿的辦法可消除NH4Cl引起的金屬腐蝕。
2、氧
對(duì)于鍋爐給水的除鹽水，當(dāng)溫度超過60℃時(shí)，它里面的溶解氧會(huì)對(duì)鋼材產(chǎn)生氧腐蝕。解決辦法是在溫度敏感段選用能抗氧腐蝕的高級(jí)材質(zhì)，如0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。
3、有機(jī)溶劑
象糠醛、二乙二醇醚、酚等，它們?cè)谏a(chǎn)過程中會(huì)因氧化而發(fā)生降解聚合，降解聚合后的產(chǎn)物會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕。這類腐蝕多為均勻的化學(xué)腐蝕，適當(dāng)?shù)剡x擇耐蝕材料或提高管道壁厚附加余量即可。
4、酸、堿及化學(xué)試劑
許多資料中，如《石油化工裝置工藝安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二冊(cè)中，給出了各種材料對(duì)不同介質(zhì)抗腐蝕性的對(duì)應(yīng)表，只要按表中的要求選擇合適的材料即可。值得一提的是，燒堿(NaOH)是石油化工生產(chǎn)裝置常用的介質(zhì)，它在一定條件下能引起碳鋼材料的應(yīng)力腐蝕開裂（通常又稱之為堿脆）。影響碳鋼在NaOH溶液中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的因素有堿液的濃度、溫度和管道元件中的殘余應(yīng)力，故一般設(shè)計(jì)中規(guī)定，當(dāng)NaOH的溫度和濃度超出表3-6的對(duì)應(yīng)值時(shí)，應(yīng)對(duì)其焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。
表3-6 不發(fā)堿脆的濃度與溫度對(duì)應(yīng)最大值
|
燒堿濃度%
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5
|
10
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15
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
70
|
|
溫 度 ℃
|
85
|
76
|
70
|
65
|
54
|
48
|
43
|
40
|
38
|
當(dāng)NaoH的濃度和溫度超出表3-7的規(guī)定時(shí)，則應(yīng)考慮采用含鎳合金：
表3-7 碳鋼在燒堿中的最高應(yīng)用條件
|
堿液濃度（%）
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
|
溫度（℃）
|
105
|
110
|
97
|
82
|
77
|
三、常見的幾種腐蝕環(huán)境
在石油化工生產(chǎn)過程中，由單一介質(zhì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕的情況并不多見，而大部分情況都是幾種腐蝕介質(zhì)同時(shí)存在，幾種腐蝕型式共同發(fā)生的。幾種腐蝕介質(zhì)共同對(duì)金屬材料產(chǎn)生的腐蝕并不是每個(gè)介質(zhì)單獨(dú)作用的線性疊加，而是成倍的加劇，而且其腐蝕機(jī)理也可能發(fā)生變化。這就增加了防腐的復(fù)雜性。目前，國(guó)內(nèi)的防腐基礎(chǔ)研究工作還比較薄弱，防腐體系的建立尚不健全，許多腐蝕規(guī)律的研究和數(shù)據(jù)的采集還是空白，能夠?yàn)楣こ躺纤玫亩繑?shù)據(jù)不多。因此，工程上仍多是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行防腐。
美國(guó)石油學(xué)會(huì)和歐洲腐蝕聯(lián)盟通過試驗(yàn)研究和實(shí)際工程應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集，積累了很多有關(guān)的腐蝕數(shù)據(jù)（多是用圖表表示），但是這些數(shù)據(jù)僅限于其成員單位使用。歐洲腐蝕聯(lián)盟稱這一活動(dòng)為尤利卡計(jì)劃，在這一計(jì)劃中，他們還將編制一個(gè)專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)可進(jìn)行計(jì)算機(jī)工程選材和在線管道設(shè)備的使用壽命評(píng)估。我國(guó)于1996年被獲準(zhǔn)加入歐洲腐蝕聯(lián)盟，并參與尤利卡計(jì)劃的工作。目前我們已經(jīng)開始給歐洲腐蝕聯(lián)盟提供數(shù)據(jù)，同時(shí)也開始共享他們的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，相信我們?cè)诓痪玫膶?，工程設(shè)計(jì)的防腐選材工作可能會(huì)更具體、更科學(xué)。
石油化工生產(chǎn)過程中，復(fù)合腐蝕環(huán)境的種類有很多，要想在此將它們?nèi)苛_列出來是不現(xiàn)實(shí)的。在這里僅就常見的幾種復(fù)合腐蝕環(huán)境進(jìn)行論述，它們代表了大部分的煉油裝置腐蝕環(huán)境。
1、高溫S+H2S+RSH-RCOOH腐蝕環(huán)境
它是一種典型的高酸、高硫原油在高溫部位發(fā)生的腐蝕環(huán)境。最常見的部位是焦化裝置、常減壓裝置、催化裝置的分餾塔高溫部位及其管道、轉(zhuǎn)油線等，腐蝕形態(tài)為均勻的化學(xué)腐蝕，影響腐蝕速度的因素有物料的酸值、H2S含量、介質(zhì)溫度以及物料的流速和流態(tài)。因試驗(yàn)室中無法摸擬其流速和流態(tài)，故目前缺乏定量的腐蝕數(shù)據(jù)。
此部位的設(shè)備材料基本上是碳鋼+0Cr13Al或00Cr17Ni14Mo2（316L）復(fù)合材料，管道材料則多為碳鋼+00Cr17Ni14Mo2（316L）復(fù)合管。
2、高溫S+H2S+RSH腐蝕環(huán)境
它是一種高硫、低酸原油在高溫部位發(fā)生的腐蝕環(huán)境。其腐蝕部位和影響因素等與上一種腐蝕體系基本相同。設(shè)備和管道選材與上一種體系也基本相同，只不過此時(shí)可以用00Cr19Ni10（304L）或0Cr18Ni9（304）代替00Cr17Ni14Mo2（316L）
3、高溫H2+ H2S+（少量的NH3+CO2）腐蝕環(huán)境
它是一種典型的出現(xiàn)在加氫處理（加氫精制、加氫裂化、加氫脫硫）裝置中的反應(yīng)器和反應(yīng)流出物管道的腐蝕環(huán)境。它的腐蝕形態(tài)為均勻腐蝕、氫脆及氫腐蝕并存。這個(gè)腐蝕體系要比單獨(dú)的氫損傷和單獨(dú)的H2S腐蝕嚴(yán)重的多，這是因?yàn)闅浜土蚧瘹鋵?duì)金屬的腐蝕是相互促進(jìn)的，氫腐蝕奪走了鋼材中的碳，使鐵游離出來，加快了硫化氫與鐵的腐蝕，反之亦然。影響高溫H2+ H2S腐蝕速度的因素有介質(zhì)溫度、氫分壓、H2S濃度、時(shí)間等。當(dāng)H2S濃度在1％（體積比）以下時(shí)，腐蝕的速度隨H2S的濃度增加而增加。當(dāng)H2S濃度大于1％時(shí)，腐蝕的速度變化不大，即此時(shí)的腐蝕速度已經(jīng)達(dá)到最大而幾乎不再隨H2S濃度的增加而增加；當(dāng)物料的溫度低于260℃時(shí)（例如加氫裂化的循環(huán)氫部分），幾乎無硫化氫腐蝕，而僅有氫損傷（氫損傷的型式與具體介質(zhì)溫度和管材有關(guān)）。當(dāng)溫度在315℃~480℃時(shí)，溫度則成了影響腐蝕速度的主要因素，此時(shí)腐蝕的速度會(huì)隨溫度的升高而急劇增加，溫度每增加55℃，腐蝕速度會(huì)增加近兩倍；腐蝕速度隨時(shí)間的增加而逐漸下降，超過500小時(shí)試驗(yàn)的腐蝕速度數(shù)據(jù)比短時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)?。?~4）倍。
工程上選材的依據(jù)是Nalson曲線和Couper曲線。
«石油化工鋼制壓力容器材料選用標(biāo)準(zhǔn)»SH3075中的圖9.2.1-1給出了較新版的Couper曲線，本書在此省略。
4、低溫HCl + H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
它也是一種典型的腐蝕環(huán)境，多發(fā)生在初餾塔和常壓塔的塔頂及冷凝系統(tǒng)，腐蝕形態(tài)為電化學(xué)腐蝕，并具有點(diǎn)蝕、均勻腐蝕和應(yīng)力腐蝕的特征。理論上講，這一腐蝕環(huán)境的選材是很棘手的，這是因?yàn)?，如果選用碳鋼材料，HCl和H2S交互作用的結(jié)果將使其腐蝕速率很大，以致使材料很快失效。如果選用不銹鋼，那么HCl和H2S造成的點(diǎn)蝕、晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕更具有危險(xiǎn)性。
影響低溫HCl + H2S+ H2O腐蝕的主要因素有物料的氯離子濃度、PH值和H2S含量。工程上主要是采取工藝防腐，即加強(qiáng)“一脫四注”，使塔頂冷凝水中的氯離子含量小于20PPm，PH值控制在5.5～7范圍內(nèi)。在保證上述條件后可選用碳鋼材料，以避免氯離子的點(diǎn)蝕。有人試圖選用奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼材料，想從材料上解決防腐問題，但雙相不銹鋼價(jià)格昂貴，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。
5、低溫HCN+ H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
該腐蝕環(huán)境常出現(xiàn)于催化裂化裝置的吸收解吸系統(tǒng)，腐蝕形態(tài)對(duì)碳鋼為均勻減薄、氫鼓泡及硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，對(duì)奧氏體不銹鋼則為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。同樣，這一腐蝕環(huán)境的選材理論上講也是很棘手的，工程上也遵循以工藝防腐為主、材料防腐為副的原則。
一般情況下，催化原料中總氮量大于0.1%（體積比）時(shí)，就會(huì)引起金屬材料的嚴(yán)重腐蝕，當(dāng)其CN-大于500PPm時(shí)，會(huì)明顯促進(jìn)腐蝕進(jìn)行。工程上采用的防腐辦法是水洗法或注有機(jī)緩蝕劑的辦法消除氰化物的腐蝕作用。
6、CO2+ H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
該腐蝕環(huán)境常出現(xiàn)在脫硫裝置的酸性水及酸性氣系統(tǒng)。其腐蝕形態(tài)對(duì)碳鋼為均勻腐蝕、氫鼓泡和焊縫應(yīng)力腐蝕開裂，對(duì)0Cr13、奧氏體不銹鋼和低合金鋼為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。防腐措施是采用碳鋼材料，并進(jìn)行焊后熱處理，控制焊縫硬度不超過HB200。
7、RNH2（乙醇胺）+CO2+ H2S+ H2O腐蝕環(huán)境
該腐蝕環(huán)境常出現(xiàn)在脫硫裝置的富液系統(tǒng)。其腐蝕形態(tài)對(duì)碳鋼為均勻腐蝕、氫鼓泡和焊縫應(yīng)力腐蝕開裂，對(duì)0Cr13、奧氏體不銹鋼和低合金鋼為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。防腐措施為：溫度高于90℃的部位采用碳鋼并進(jìn)行焊后熱處理，控制焊縫硬度不超過HB200。
思考題：
1、什么叫化學(xué)腐蝕？舉例說明？
2、什么叫電化學(xué)腐蝕？舉例說明？
3、什么叫均勻腐蝕？什么叫腐蝕速率？SH3059是如何將腐蝕速率進(jìn)行分級(jí)的？
4、晶間腐蝕發(fā)生的條件是什么？對(duì)奧氏體不銹鋼，消除晶間腐蝕傾向的措施有那些？
5、晶間腐蝕發(fā)生的機(jī)理是什么？
6、什么叫應(yīng)力腐蝕？應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件是什么？舉出兩個(gè)典型的應(yīng)力腐蝕環(huán)境？
7、應(yīng)力腐蝕發(fā)生的機(jī)理是什么？
8、試述環(huán)烷酸的腐蝕形態(tài)？
9、常見的氫損傷型式有那些？
10、氫脆發(fā)生的機(jī)理是什么？
11、氫腐蝕發(fā)生的機(jī)理是什么？
12、高溫H2+ H2S腐蝕環(huán)境的腐蝕形態(tài)是什么？有哪些影響因素？
13、低溫HCl + H2S+ H2O腐蝕環(huán)境的腐蝕形態(tài)是什么？
