影響環(huán)烷酸腐蝕的因素
影響環(huán)烷酸腐蝕的主要因素有原油酸值、溫度、流速和流態(tài)、硫含量和金屬材質(zhì)等。李志強(qiáng),柯偉研究了原油酸值、流速和流態(tài)及材質(zhì)因素對(duì)環(huán)烷酸腐蝕的影響,認(rèn)為酸值是預(yù)測(cè)原油中環(huán)烷酸腐蝕性的重要參數(shù),但不是唯一的、絕對(duì)的。流速和流態(tài)對(duì)環(huán)烷酸腐蝕有重大影響,高溫和高流速下,酸值很低(酸值≈0.3)碳鋼就可能有很高的腐蝕速率;不銹鋼中鉬含量增多,可以提高它的耐環(huán)烷酸腐蝕性能,在油流速快時(shí),鉬的作用更明顯。
一、原油酸值
有研究者對(duì)遼河原油高溫腐蝕進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):遼河原油中加入不同量的環(huán)烷酸,原油的腐蝕性與酸值成正比。需要指出的是:上述結(jié)果的前提是對(duì)于同一種環(huán)烷酸而言。對(duì)于酸值相同而環(huán)烷酸品種不同的原油,總酸值不是確定腐蝕性的唯一因素,環(huán)烷酸的分子結(jié)構(gòu)和分子量對(duì)腐蝕性影響顯著。
二、溫度
環(huán)烷酸腐蝕發(fā)生在大約220-400℃的溫度范圍。在更高的溫度下環(huán)烷酸會(huì)分解,在更低的溫度下腐蝕率不高?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果顯示在冷凝點(diǎn)時(shí)環(huán)烷酸腐蝕最嚴(yán)重,這是因?yàn)樵诶淠c(diǎn)以下蒸汽流將凝集的液體平鋪在金屬表面上。對(duì)大多數(shù)鋼,溫度每增加55℃腐蝕速率近似增加到原來(lái)的3倍。有研究報(bào)道指出:在340℃-400℃區(qū)間內(nèi),溫度每升高10℃,碳鋼的腐蝕率約增加9%。在給定溫度下腐蝕與原油中的環(huán)烷酸含量有關(guān),直到230℃,普通碳素鋼與AISI410合金鋼的腐蝕率與溫度的關(guān)系符合拋物線規(guī)律,且腐蝕是按照化學(xué)吸附機(jī)理進(jìn)行的,如果環(huán)烷酸不損失,腐蝕速率將一直增加,一直持續(xù)到385℃。
三、流速與湍流
介質(zhì)流速和湍流是環(huán)烷酸腐蝕的兩個(gè)重要參數(shù),腐蝕速率總是隨流速的加快而線性地增加。有報(bào)道指出:對(duì)280℃的白油環(huán)烷酸混合物的研究表明,在液相速度高達(dá)4m/s時(shí),流速對(duì)腐蝕的影響相當(dāng)小,相反,當(dāng)速度從0增加到12m/s時(shí),氣相腐蝕劇烈增加,這是由于在金屬表面形成冷凝液膜。隨著流速的進(jìn)一步增加,離心力在體系中阻止了凝析液膜的形成,從而使腐蝕減輕。高流速或湍流能促進(jìn)環(huán)烷酸腐蝕,但是這種效應(yīng)在蒸餾柱、換熱器及管線充滿(mǎn)液體時(shí)通常并不顯著。由于高流速和兩相流的冋時(shí)存在,流體的流動(dòng)能非常明顯地影響爐管和轉(zhuǎn)油線的腐蝕。流速與湍流對(duì)腐蝕速度的影響,還反映在流動(dòng)介質(zhì)對(duì)腐蝕產(chǎn)物的清洗上。高速流動(dòng)的油液能更好的除去油溶性的腐蝕產(chǎn)物環(huán)烷酸鐵Fe(RCOO)2,暴露出新鮮的金屬表面,促進(jìn)了腐蝕進(jìn)程。專(zhuān)家研究了原油的組成、度、液體的物理狀態(tài)(氣態(tài)或液態(tài))、流動(dòng)性質(zhì)、壓力和材料等對(duì)環(huán)烷酸腐蝕影響。認(rèn)為單獨(dú)使用總酸值描述原油的腐蝕特征有明顯的局限性,而實(shí)驗(yàn)室研究需要更加強(qiáng)調(diào)化學(xué)條件的控制,以滿(mǎn)足對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件的模擬。腐蝕速率總是隨流速的加快而線性地增加。
四、物理狀態(tài)
環(huán)烷酸的物理狀態(tài)不同(氣相或液相),其腐蝕性也不同。例如在減壓塔中,由于冷凝的液態(tài)酸存在,腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,而處于氣態(tài)的管線腐蝕顯得較輊,換句話說(shuō),低于環(huán)烷酸沸點(diǎn)或處于冷凝溫度時(shí)腐蝕最為嚴(yán)重。然而,由于環(huán)烷酸是從200℃到400℃的沸程范圍收集起來(lái)的有機(jī)酸混合物,在給定溫度下預(yù)測(cè)環(huán)烷酸腐蝕程度較為困難,必須首先知道有機(jī)酸的組成。在液/氣界面線,由于形成的液膜覆蓋于金屬表面,腐蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重。顯然,冷凝液膜的腐蝕性與冷凝物中的含酸量直接相關(guān),沸點(diǎn)相似的碳?xì)浠衔锏拇嬖谀軐⑺犷?lèi)物質(zhì)稀釋?zhuān)@將改變腐蝕速率,同時(shí)液膜中的環(huán)烷酸種類(lèi)也對(duì)腐蝕速率有影響。
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