含硫化氢MDEA溶液中换热器管束的腐蚀机理研究

摘要

本课题来源于扬子石化换热器管束的腐蚀科研项目,主要进行换热器在含硫化氢的MDEA溶液中腐蚀失效的原因及机理研究.换热器管束的腐蚀形式主要是均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀.本课题主要采用电化学测试、挂片试验、恒应变速率拉伸试验等方法进行换热器管束腐蚀行为研究.首先,用自制的实验装置模拟工况条件下的腐蚀环境进行挂片实验,实验发现气相区腐蚀严重,液相区和气/液交界区则很轻微.随后,用电化学测试方法对20钢在模拟工况溶液中的极化行为进行了研究,结果表明,20钢在不含硫化氢的MDEA溶液中很稳定,MDEA吸收硫化氢后,20钢在该溶液中阳极极化时出现钝化现象,但随着温度升高,钝化倾向减弱;对20钢在模拟工况溶液中的缝隙腐蚀敏感性研究结果表明,20钢在模拟工况溶液中具有很高的缝隙腐蚀敏感性.最后,对20钢的硫化氢应力腐蚀开裂敏感性和氢鼓泡开裂行为进行了研究,结果发现,20钢在各试验溶液(介质)中的应力腐蚀开裂敏感性按照由高到低的顺序依次为:NACE标准溶液、饱和硫化氢水溶液、饱和硫化氢MDEA溶液和空气介质,20钢在饱和硫化氢MDEA溶液中不具有明显的应力腐蚀开裂敏感性;对20钢在NACE标准溶液、饱和硫化氢水溶液、饱和硫化氢MDEA溶液中的氢鼓泡开裂行为进行了研究,在NACE标准溶液、饱和硫化氢水溶液中20钢表面均发生了氢鼓泡开裂,在饱和硫化氢MDEA溶液中未发生氢鼓泡开裂.通过对20钢在工况介质中的挂片腐蚀失重试验、恒应变速率拉伸试验和电化学试验的综合分析,提出如下腐蚀过程:在再生塔工作时,塔内充满了硫化氢气体,当停车后,塔内温度降到室温,换热器管束露出液面暴露在硫化氢水溶液环境中,换热器管束表面上发生氢鼓泡开裂,在鼓泡开裂的地方形成缝隙,成为发生缝隙腐蚀的起源.当再次进行脱硫时,已经发生缝隙腐蚀的换热器管束表面在含饱和H<,2>S的MDEA的溶液中继续进行缝隙腐蚀,随后缝隙腐蚀逐渐发展成为坑蚀,最终导致换热器管束腐蚀穿孔.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1概述

1.2醇胺法脱硫的发展

1.3基本原理和工艺流程

1.4醇胺法脱硫装置的腐蚀

1.5湿硫化氢环境下腐蚀机理

1.6影响腐蚀的主要因素

1.6.1酸气浓度

1.6.2流速

1.6.3降解产物

1.7腐蚀研究方法

1.8腐蚀控制方法

1.9本课题研究目的思路以及研究方案

第二章20钢在模拟工况条件下腐蚀试验

2.1概述

2.2挂片实验

2.2.1实验仪器及设备

2.2.2挂片实验装置

2.2.3挂片实验步骤

2.2.4电化学除膜配方和工艺

2.3实验结果与讨论

2.3.1模拟工况条件下腐蚀挂片的分析

2.3.2腐蚀失重—时间的变化曲线分析

2.4小结

第三章20钢在模拟工况条件下的电化学行为研究

3.1概述

3.2电化学实验装置及设备

3.3电化学实验步骤

3.4实验结果与讨论

3.4.1 20钢在10％MDEA水溶液中的极化曲线

3.4.2 20钢在模拟工况溶液中的极化曲线

3.4.3 20钢在模拟工况溶液中的阳极极化滞后环

3.5小结

第四章20钢在含硫化氢介质中的应力腐蚀敏感性研究

4.1概述

4.2实验装置及设备

4.3实验结果与讨论

4.3.1 20钢在含硫化氢介质中的应力腐蚀试验

4.4小结

第五章结论

参考文献

致谢