影響環烷酸腐蝕的主要因素有原油酸值、溫度、流速和流態、硫含量和金屬材質等。李志強,柯偉研究了原油酸值、流速和流態及材質因素對環烷酸腐蝕的影響,認為酸值是預測原油中環烷酸腐蝕性的重要參數,但不是唯一的、絕對的。流速和流態對環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,可以提高它的耐環烷酸腐蝕性能,在油流速快時,鉬的作用更明顯。
一、原油酸值
有研究者對遼河原油高溫腐蝕進行試驗時發現:遼河原油中加入不同量的環烷酸,原油的腐蝕性與酸值成正比。需要指出的是:上述結果的前提是對于同一種環烷酸而言。對于酸值相同而環烷酸品種不同的原油,總酸值不是確定腐蝕性的唯一因素,環烷酸的分子結構和分子量對腐蝕性影響顯著。
二、溫度
環烷酸腐蝕發生在大約220-400℃的溫度范圍。在更高的溫度下環烷酸會分解,在更低的溫度下腐蝕率不高。現場測量結果顯示在冷凝點時環烷酸腐蝕最嚴重,這是因為在冷凝點以下蒸汽流將凝集的液體平鋪在金屬表面上。對大多數鋼,溫度每增加55℃腐蝕速率近似增加到原來的3倍。有研究報道指出:在340℃-400℃區間內,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烷酸含量有關,直到230℃,普通碳素鋼與AISI410合金鋼的腐蝕率與溫度的關系符合拋物線規律,且腐蝕是按照化學吸附機理進行的,如果環烷酸不損失,腐蝕速率將一直增加,一直持續到385℃。
三、流速與湍流
介質流速和湍流是環烷酸腐蝕的兩個重要參數,腐蝕速率總是隨流速的加快而線性地增加。有報道指出:對280℃的白油環烷酸混合物的研究表明,在液相速度高達4m/s時,流速對腐蝕的影響相當小,相反,當速度從0增加到12m/s時,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環烷酸腐蝕,但是這種效應在蒸餾柱、換熱器及管線充滿液體時通常并不顯著。由于高流速和兩相流的冋時存在,流體的流動能非常明顯地影響爐管和轉油線的腐蝕。流速與湍流對腐蝕速度的影響,還反映在流動介質對腐蝕產物的清洗上。高速流動的油液能更好的除去油溶性的腐蝕產物環烷酸鐵Fe(RCOO)2,暴露出新鮮的金屬表面,促進了腐蝕進程。專家研究了原油的組成、度、液體的物理狀態(氣態或液態)、流動性質、壓力和材料等對環烷酸腐蝕影響。認為單獨使用總酸值描述原油的腐蝕特征有明顯的局限性,而實驗室研究需要更加強調化學條件的控制,以滿足對現場實際條件的模擬。腐蝕速率總是隨流速的加快而線性地增加。
四、物理狀態
環烷酸的物理狀態不同(氣相或液相),其腐蝕性也不同。例如在減壓塔中,由于冷凝的液態酸存在,腐蝕現象嚴重,而處于氣態的管線腐蝕顯得較輊,換句話說,低于環烷酸沸點或處于冷凝溫度時腐蝕最為嚴重。然而,由于環烷酸是從200℃到400℃的沸程范圍收集起來的有機酸混合物,在給定溫度下預測環烷酸腐蝕程度較為困難,必須首先知道有機酸的組成。在液/氣界面線,由于形成的液膜覆蓋于金屬表面,腐蝕現象較嚴重。顯然,冷凝液膜的腐蝕性與冷凝物中的含酸量直接相關,沸點相似的碳氫化合物的存在能將酸類物質稀釋,這將改變腐蝕速率,同時液膜中的環烷酸種類也對腐蝕速率有影響。
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