如何确定脱碳塔需要的耐腐蚀强度？-杭州鑫凯

摘要：确定脱碳塔所需的耐腐蚀强度需结合介质特性、工艺条件、设备寿命要求进行系统性分析，核心是通过腐蚀数据量化评估与工程经验对标，形成材质与结构的耐腐蚀设计依据。以下是具体方法和步骤：

确定脱碳塔所需的耐腐蚀强度需结合介质特性、工艺条件、设备寿命要求进行系统性分析，核心是通过腐蚀数据量化评估与工程经验对标，形成材质与结构的耐腐蚀设计依据。以下是具体方法和步骤：

一、介质腐蚀性的基础数据采集

1. 化学组成分析

关键腐蚀因子：酸性气体浓度（CO₂、H₂S 分压）：分压越高，水溶液酸性越强（如 CO₂分压＞0.5MPa 时，胺液 pH＜7，腐蚀性显著增强）；

杂质成分：Cl⁻、F⁻、SO₄²⁻浓度（Cl⁻＞50ppm 时易引发不锈钢应力腐蚀）、固体颗粒（如 Fe³+、硫化亚铁，加速冲刷腐蚀）；

胺液类型：MEA（一乙醇胺）腐蚀性＞DEA（二乙醇胺）＞MDEA（甲基二乙醇胺），高温下胺液降解产物（如热稳定盐）加剧腐蚀。

数据来源：工艺设计文件中的介质组分表（如原料气 CO₂含量、胺液再生度）；

类似工况的现场腐蚀监测报告（如同类装置脱碳塔的腐蚀速率历史数据）。

2. 物理状态分析

温度与压力：高温（＞120℃）加速化学反应腐蚀（如胺液对不锈钢的腐蚀速率每升高 10℃增加 2-3 倍）；

高压（＞3MPa）可能导致气体溶解度增加，形成高浓度酸性溶液（如高压 CO₂溶于水生成碳酸）。

流态特征：气液流速：高速区（如填料层气速＞1.5m/s）易发生冲刷腐蚀，需材质硬度＞HB200；

相态分布：气液两相界面（如板式塔降液管入口）易发生液滴冲击腐蚀，需材质抗冲蚀性能优异（如双相钢 2205 的冲击韧性＞40J）。

二、腐蚀速率量化评估方法

1. 实验室模拟测试

挂片腐蚀试验：将候选材质试样（如 316L、2205 双相钢）置于模拟介质中（温度、压力、pH 值与工艺条件一致），持续 72-168 小时后测量平均腐蚀速率： ▶ 合格标准：轻度腐蚀：速率＜0.05mm/a（可选用普通不锈钢）；

中度腐蚀：0.05-0.5mm/a（需升级至双相钢或特种合金）；

重度腐蚀：＞0.5mm/a（必须用非金属材质或衬里结构）。

应力腐蚀开裂（SCC）试验：对高压工况材质（如塔体母材）进行恒载荷拉伸试验，在含 Cl⁻的介质中测试开裂时间，要求试样在设计寿命内（如 15 年）无开裂。

2. 在线监测与预测

腐蚀探针法：安装电阻式腐蚀探针（ER 探针）或线性极化电阻探针（LPR 探针），实时监测腐蚀速率，典型报警阈值设定： ▶ 初期预警：速率＞0.03mm/a（提示材质可能不足）； ▶ 紧急报警：速率＞0.1mm/a（需立即停车检查）。

工艺参数反推：通过胺液中金属离子浓度（如 Fe²+、Ni²+）反算腐蚀速率，公式：\(v = \frac{C \times V}{A \times \rho \times t}\) （C：金属离子浓度，mg/L；V：胺液体积，m³；A：金属表面积，m²；\(\rho\)：金属密度，g/cm³；t：运行时间，h）

三、材质耐腐蚀性能的工程对标

1. 行业标准与案例库

石油化工领域：《SH/T 3096-2013 石油化工塔器设计规范》规定： ▶ 处理含 CO₂的胺液，当 Cl⁻＜50ppm 且温度＜90℃时，塔体可采用 316L 不锈钢； ▶ 当 Cl⁻＞200ppm 或温度＞120℃时，需用 2205 双相钢或哈氏合金 C-276。

煤化工领域：煤气化脱碳（如低温甲醇洗）中，酸性气体（H₂S+CO₂）对不锈钢的腐蚀速率约为 0.02-0.08mm/a，因此塔体常用0Cr18Ni10Ti 不锈钢，内件用316L + 表面渗氮（硬度提升至 HV500）。

2. 腐蚀失效模式预判

均匀腐蚀：主要通过材质本身耐腐蚀等级控制（如不锈钢的 Cr、Mo 含量，Cr≥18%、Mo≥2% 时耐酸腐蚀能力显著提升）；

局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）：点蚀需控制材质的点蚀当量