فهرست موضوعات
مقدمه
فرآیندهای پالایش نفت شامل تبدیل نفت خام به محصولات مفید با استفاده از کاتالیزورهای نیمه خورنده تحت دما و فشار بالا می باشند. در پالایشگاه ها، سولفید هیدروژن ترکیبی است که اغلب به شکل گاز یافت می شود. ترکیباتی که به عنوان اسیدهای پلی تیونیک شناخته می شوند شامل مخلوطی از سولفید هیدروژن، پوسته های سولفید فلزی، آب، هوا و اکسیژن هستند. اعتقاد بر این است که سولفیدهای موجود در این ترکیبات به خوردگی تنشی بین دانه ای و ترک خوردن سازه های پالایشگاهی کمک می کنند. با توجه به خواص خورندگی اسیدهای پلی تیونیک، تجهیزات پالایشگاهی باید از مواد بادوامی ساخته شود که بتواند در این شرایط سخت مقاومت کند. ورق استیل 321 به دلیل مقاومت استثنایی در برابر حرارت و خوردگی، انتخاب ایده آلی برای این تجهیزات است. این نوع فولاد در گرید فولادهای آستنیتی قرار میگیرد و به دلیل خواص ویژه آن قیمت ورق استیل 321 بالاتر از گرید 18/8 معمولی است.
خواص ورق استیل 321
آلیاژ 321 یک فولاد ضد زنگ بادوام است که با تیتانیوم تثبیت شده است و همین باعث بالاتر بودن قیمت ورق استیل می شود. این ورق استیل در برابر خوردگی تنشی و ترک ناشی از سولفیدهای موجود در فریندهایی که در محیط پلی تیونیک اسید انجام می شوند، مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. این فولاد هم به دلیل دوام در برابر خوردگی بین دانه ای و هم ثبات فازی که می تواند در شرایط سخت فرآیندهای پالایش مقاومت کند، در صنعت نفت و گاز بسیار مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، فولاد ضد زنگ نوع 321 قابلیت استفاده در اکثر اسیدهای آلی رقیق در دمای اتاق و همچنین اسید فسفریک خالص در دماهای پایین تر را دارد.
فرآیندهای پالایش نفت شامل تصفیه نفت خام، تقطیر، هیدروتریتینگ و هیدروکرکینگ ( که طی آن ناخالصی های نیتروژن و سولفور موجود نفت در اثر واکنش با هیدروژن خالص حذف می شوند) است. این فرآیندها گاهی نیاز به واکنش های شیمیایی دارند که گرمای شدید ایجاد می کند و از ترکیباتی استفاده می شود که باعث خوردگی و ترک خوردن تجهیزات می شود. فولاد ضد زنگ نوع 321 به دلیل پایداری در برابر اکسیداسیون تا دمای 1500 درجه فارنهایت، یک آلیاژ عالی برای استفاده در این شرایط است. این گرید دارای قابلیت شکلپذیری و جوشپذیری و چقرمگی عالی است و با عملیات حرارتی نمی توان آن را سخت کرد. استفاده از این فولاد تثبیت شده با تیتانیوم در ساخت تجهیزاتی که در تماس با پلی تیونیک اسید باشند، می تواند زمان تعمیرات و نگهداری کارخانه را کاهش دهد و باعث افزایش راندمان تولید شود.
خوردگی تنشی آلیاژها
خوردگی تنشی ناشی از اسید پلی تیونیک، اغلب در ﺻﻮرت وﺟﻮد ﻫﻮا و رﻃﻮﺑﺖ در تجهیزاتی که در معرض اسیدهای سولفیدی هستند، چه در حین راه اندازی و چه در هنگام بهره برداری از آن ها، اﻳﺠﺎد ﻣﻲ ﺷﻮد. اسید پلی تیونیک می تواند ﺑﺮ روی ﺳﻄﻮح ﺳﺎزه ﻫﺎ یا تجهیزات ساخته شده از ﺟﻨﺲ ﻓﻮﻻد زﻧﮓ ﻧﺰن، ﺑﻪ ﻋﻠﺖ وﺟﻮد ﭘﻮﺳﺘﻪ ﻫﺎی ﺳﻮﻟﻔﻴﺪی و ﺣﻀﻮر رﻃﻮﺑﺖ و ﻫﻮا ایجاد شود ﻛﻪ در اﻳﻦ ﺻﻮرت ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﺑﺮوز خوردگی تنشی ﻣﻲ ﮔﺮدد.
اﻳﻦ ﺧﻮردﮔﻲ ﺑﺼﻮرت ﺗﺮک ﻇﺎﻫﺮ ﻣﻲ ﺷﻮد. نواحی ﺟﻮش و ﻣﻨﺎﻃﻖ ﭘﺮ ﺗﻨﺶ، بیشتر مستعد بروز این نوع خوردگی هستند. ﺳﺮﻋﺖ رﺷﺪ ﺗﺮﻛﻬﺎی ﻧﺎﺷﻲ از اﻳﻦ ﻧﻮ ع ﺧﻮردﮔﻲ ﺑﻪ ﺣﺪی زﻳﺎد اﺳﺖ ﻛﻪ در ﻋﺮض ﭼﻨﺪ ﺳﺎﻋﺖ و ﺣﺘﻲ ﭼﻨﺪ دﻗﻴﻘﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺳﺎزه آﻟﻴﺎژی را طی کرده وعملکرد سازه را مختل نماید. ﺗﺠﻬﻴﺰات ساخته شده از ﻓﻮﻻد زﻧﮓ ﻧﺰن آﺳﺘﻨﻴﺘﻲ حساس شده ( در اثر رسوب کاربید کروم در مرزدانه ها حین عملیات حرارتی و یا جوشکاری) که در ﻣﺤﻴﻂ ﻫﺎی سولفیدی کار می کنند، ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺑﺮوز خوردگی تنشی بسیار ﻣﺴﺘﻌﺪ ﻫﺴﺘﻨﺪ .تجهیزات پالایشگاهی به دلیل در تماس بودن با مواد سولفیدی در معرض این نوع خوردگی قرار دارند. وجود سه عامل محیط مرطوب سولفیدی، آلیاژ مستعد خوردگی تنشی و وجود تنش (حتی به-شورت تنش باقیمانده در سازه) به طور هم زمان منجر به بروز این نوع خوردگی می شود.
راه های جلوگیری از بروز خوردگی تنشی
برای جلوگیری از بروز این نوع خوردگی، باید هریک از سه عامل ذکر شده در بالا را حذف کنیم.
برای حذف عامل محیط باید قبل از تعمیرات و باز کردن تجهیزات آلوده به اسیدهای های سولفوره، آنها را با محلولهای قلیایی شستشو دهیم تا در معرض هوا و رطوبت دچار این خوردگی نشوند و پس از بستن تجهیزات نیز هوا و رطوبت موجود در آنها بوسیله ی دمش گاز نیتروژن تخلیه کنیم.
برای حذف عامل آلیاژ مستعد خوردگی تنشی، باید به محدوده دمایی حساس شدن فولادها توجه شود و دمای کاری آنها زیر دمای بحرانی قرار گیرد. همچنین فولادهای سری 3000 که با تیتانیوم و نایوبیوم تثبیت شده اند، نسبت به حساس شدن مقاوم تر بوده و برای فرایندهایی که در دمای بالا انجام می شوند مناسب هستند. این فولادها فولادهای پایدارشده هستند و عباتند از آلیاژهای 321 و 347 و همچنین سوپر آلیاژ های پایه نیکل اینکونل 625 و 825.
انجام فرایند آنیل روی فولادهای جوشکاری شده برای حذف تنش های باقیمانده در فولاد، احتمال بروز خوردگی تنشی ناشی از اسید پلی تیونیک را کاهش می دهد.
