专利名称：环烷酸与硫共存环境碳钢腐蚀速率的确定方法
技术领域：
本发明涉及一种环烷酸 与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法。
背景技术：
介质环境中钢材腐蚀速率的确定对设计阶段材料选择与结构尺寸的确定至关重 要，而在使用阶段中，设备失效可能性的确定对于设备检验周期与剩余寿命的估算更是举 足轻重。在2008版API 581、“基于风险的检验技术”中，设备的失效可能性按以下公式计 算Pf (t) = Gff XDF(t) XFms 式中Pf (t)为设备失效可能性；Gff为同类设备平均失效概率，由API 581表4. 1给出；Fms是管理水平影响系数，根据API 581中给出的调查表对企业管理水平进行调查 评分，再将分数转换为0. 1 10间的一个数值，即管理水平影响系数；DF(t)是指与时间相关的失效机制造成设备失效的可能性参数，被称为损伤因子， 在API 581中对每种失效模式相对应的失效机制都给出了一个可能性参数DF(t)，当以腐 蚀减薄为主导失效机制，如碳钢在高温环烷酸和硫共存环境中时，这个参数主要由总腐蚀 速率C总所决定，C貞越大则损伤因子DF(t)越大，失效可能性Pf (t)也就越大。在API581 中，当多种失效机制共存时，采用单一介质环境腐蚀速率简单叠加的方法来计算总的腐蚀 速率。在实际的原油介质环境中，环烷酸与硫总是同时存在的。在API581中，这两种介 质共存时，腐蚀速率的确定就是将两种单一介质独立的腐蚀速率进行简单叠加，其失效可 能性也是将两个单一介质的失效可能性简单叠加，但大量的试验研究和工程实践经验总结 表明这种处理方式存在着不合理因素。试验研究与现场调查都发现，在相同流速下，350°C以下温度时，硫对环烷酸的腐 蚀有抑制作用，因为硫腐蚀形成的FeS具有一定稳定性，附着在金属表面上，从而阻止了环 烷酸对金属的进一步侵蚀，所以高硫高酸原油中，材料的腐蚀速率反而低于低硫高酸原油 中的腐蚀速率。如果温度达到400°C左右，FeS保护膜就不稳定了，硫的抑制作用也就减弱 了，此时高硫高酸原油的腐蚀性又提高了。因此应当根据流速、温度、酸值、含硫量来判断腐 蚀速率，进而分析失效可能性。而API581方法中的不合理性会误导人们认为只要满足高酸 高硫介质环境的材料选择与结构尺寸的确定就一定会满足高酸低硫环境，显然这样会造成 不安全。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种环烷酸与硫共存环境 中碳钢腐蚀速率的确定方法，以使风险评估中关于环烷酸与硫共存环境中碳钢设备失效可能性的确定方法更为科学合理。本发明解决技术问题采用如下技术方案本发明环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法，其特征是在环烷酸与硫共存环境中，碳钢设备存在两种主导损伤机制，分别为环烷酸主导 机制和硫主导机制，所述两种主导损伤机制的腐蚀速率分别记为Cj^gg和c5t ；同时存在硫 对环烷酸腐蚀的抑制作用，记为U硫；则所述碳钢设备的总腐蚀速率为C总=C环烧酸+C硫+C环烧酸U硫(1)式⑴中Cj^gg根据按API581第二部分附录B中表B. 10M选�。軸H/T 3096附录B中给出的“修正的MeConomy曲线”选�。籙5t在不同温度条件下分别对应设置为当温度小于300°C时， U硫=0. 106_0.081PS(2)当温度为300°C 400°C时，U硫=-0. 054+0. 052PS (3)当温度大于400°C时，环烷酸发生分解失去腐蚀性，U5t= 0 ；式⑵和(3)中Ps为介质中按重量百分比的含硫量。与已有技术相比，本发明有益效果体现在1、本发明方法中在确定腐蚀速率时考虑了主导机制相互作用和次要机制对主导 机制的影响等因素，对API581中的有关方法进行了改进，使得风险评估中设备失效可能性 分析更科学合理和符合实际；2、本发明方法纠正了原API581方法中对高酸高硫介质环境和高酸低硫环境下腐 蚀速率确定的不合理之处，改变了以往形成的炼油装置选材只要满足高硫高酸介质，在硫 高酸高酸环境下就一定是安全的错误概念。
具体实施例方式在环烷酸与硫共存环境中，碳钢设备存在两种主导损伤机制，分别为环烷酸主导 机制和硫主导机制，两种主导机制的腐蚀速率分别记为Cj^gg和c5t ；同时存在硫对环烷酸 腐蚀的抑制作用，记为U^j^gg ；则所述碳钢设备的总腐蚀速率为C总=C环烷酸+C硫+C环烷酸U硫(1)式(1)中，(环烧酸根据按API581第二部分附录B中表B. 10M选�。軸H/T 3096附录B中给出的“修正的MeConomy曲线”选取。环烧酸在不同温度条件下分别对应设置为当温度小于300°C时，U硫-环烧酸=0. 106-0. 081PS(2)当温度介于300°C 400°C时，U硫-环烧酸=-0.054+0. 052PS(3)当温度大于400°C时，环烷酸发生分解失去腐蚀性，0 ；式⑵和(3)中Ps为介质中的按重量百分比的含硫量。具体实施中，按以下步骤进行1、确定介质中的硫含量和酸值；2、根据按API581第二部分附录B中表B. 10M选取的腐蚀速率C环烧酸；
3、根据SH/T 3096附录B中给出的“修正的MeConomy曲线”得出的腐蚀速率C硫；4、根据设备操作温度和介质中的含硫量按(2)式或(3)式确定Ug — j^gg5、按(1)式计算总腐蚀速率C总表1 :TAN 3. Omg/g, 274°C 表1 :TAN 4. Omg/g 302°C, 以上表1是在TAN为3.0mg/g、274°C、按重量百分比的不同含硫量的环境中，本发 明方法与2008版API581中给出的腐蚀速率的对比情况，从表中可以看出，在这一环境下， 本方法给出的腐蚀速率在含硫量较低(0. 4%和0. 6% )时，明显高于API581中给出的腐蚀 速率，与实际检测数据更吻合。在含硫量超过1.5%时，本方法所得腐蚀速率与API 581中 给出的腐蚀速率较为接近。以上表2是在TAN为4. Omg/g、302°C、按重量百分比的不同含硫量的环境中，本发 明方法与2008版API581中给出的腐蚀速率的对比情况与表1类似。
权利要求
环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法，其特征是在环烷酸与硫共存环境中，碳钢设备存在两种主导损伤机制，分别为环烷酸主导机制和硫主导机制，并同时存在硫对环烷酸腐蚀的抑制作用；碳钢设备的总腐蚀速率C总为两种主导损伤机制的腐蚀速率与环烷酸在硫的抑制作用下的腐蚀速率之和，记为C总＝C环烷酸+C硫+C环烷酸U硫(1)式(1)中C环烷酸根据按API581第二部分附录B中表B.10M选取；C硫根据SH/T 3096附录B中给出的“修正的MeConomy曲线”选�。籆环烷酸U硫为环烷酸在硫的抑制作用下的腐蚀速率。
2.根据权利要求1所述的环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法，其特征 是所述环烷酸在硫的抑制作用下的腐蚀速率CiwagUsi中的Usi确定方法为当温度小于 300°C时， Us= 0. 106-0. 081PS (2) 当温度为 300°C 400°C时，Ust= -0. 054+0. 052PS (3) 当温度大于400°C时，环烷酸发生分解失去腐蚀性，Uit= 0 ； 式(2)和(3)中Ps为介质中按重量百分比的含硫量。
全文摘要
本发明公开了一种环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法，其特征是在环烷酸与硫共存环境中，碳钢设备存在两种主导损伤机制，分别为环烷酸主导机制和硫主导机制，并同时存在硫对环烷酸腐蚀的抑制作用；碳钢设备的总腐蚀速率为两种主导损伤机制的腐蚀速率与环烷酸在硫的抑制作用下的腐蚀速率之和。本发明方法中在确定腐蚀速率时考虑了主导机制相互作用和次要机制对主导机制的影响等因素，对API581中的有关方法进行了改进，使得风险评估中设备失效可能性分析更科学合理和符合实际。
文档编号G01N17/00GK101887006SQ20101020644
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者关卫和, 杨铁成, 梁春雷, 胡久韶, 艾志斌, 陈学东, 高俊峰 申请人:合肥通用机械研究院
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