硫化
(1)損傷情況
合金中的某些元素與高溫環境下的硫化物反應引起的碳鋼和其它合金的腐蝕,氫的存在會加速腐蝕。
(2)受影響材料
所有鐵基材料,包括碳鋼和低合金鋼、300系列不銹鋼和400系列不銹鋼,均會受到影響;鎳基合金也受到不同程度的影響,但鎳基合金的化學成分對硫化的影響很大,特別是鉻含量。銅基合金形成硫化物的溫度比碳鋼要低。
(3)關鍵因素
影響硫化的主要因素為合金成分、閥門工作溫度和腐蝕性硫化物濃度。合金對硫化的敏感度是由其形成保護性硫化物鱗皮的能力決定的,鐵基合金的硫化溫度通常在高于260℃時開始。圖1和圖2(如下所示)給出了溫度、鉻含量和硫含量的增加對硫化的影響。一般而言,鐵基和鎳基合金的抗硫化能力是由材料的鉻含量決定的。增加鉻含量可以顯著提高抗硫化能力。300系列不銹鋼,如304、316、321型和347型,在大多數石油精煉工藝環境中具有較高的抗硫化能力。鎳基合金與不銹鋼類似,因為類似的鉻含量提供類似的抗硫化能力。原油、煤和其它碳氫化合物中含有不同濃度的硫,總硫含量是由許多不同的含硫化合物組成的,硫化主要由高溫下硫化合物熱分解產生的H2S和其它反應性硫化物引起。一些硫化物更容易發生反應而生成H2S。因此,工程中僅根據硫的重量百分比預測腐蝕速率往往會產生錯誤。
(4)預防和減緩
在高溫含硫流體環境下運行的管道閥門會發生硫化現象,通常發生在催化裂化裝置、焦化裝置和加氫裝置的閥門上。暴露于含硫氣體的高溫閥門也會受到影響。
對于閥門抗硫化的預防,通常在選用閥門材料時選用較高的鉻合金來實現抗硫化能力。選用300或400系列不銹鋼制造的閥門可顯著提高抗高溫硫化腐蝕。對于低合金鋼材料制造的閥門,通常對閥門部件采用鋁擴散處理的方法來減少硫化率進而使鱗片形成減到最少,但是需要引起注意的是,它并不能提供完全的防護。