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本课题来源于扬子石化换热器管束的腐蚀科研项目,主要进行换热器在含硫化氢的 MDEA 溶液中腐蚀失效的原因及机理研究。换热器管束的腐蚀形式主要是均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀。本课题主要采用电化学测试、挂片试验、恒应变速率拉伸试验等方法进行换热器管束腐蚀行为研究。 首先,用自制的实验装置模拟工况条件下的腐蚀环境进行挂片实验,实验发现气相区腐蚀严重,液相区和气 / 液交界区则很轻微。随后,用电化学测试方法对 20 钢在模拟工况溶液中的极化行为进行了研究,结果表明,20 钢在不含硫化氢的 MDEA溶液中很稳定,MDEA 吸收硫化氢后,20 钢在该溶液中阳极极化时出现钝化现象,但随着温度升高,钝化倾向减弱;对 20 钢在模拟工况溶液中的缝隙腐蚀敏感性研究结果表明,20 钢在模拟工况溶液中具有很高的缝隙腐蚀敏感性。最后,对 20 钢的硫化氢应力腐蚀开裂敏感性和氢鼓泡开裂行为进行了研究,结果发现,20 钢在各试验溶液(介质)中的应力腐蚀开裂敏感性按照由高到低的顺序依次为:NACE 标准溶液、饱和硫化氢水溶液、饱和硫化氢 MDEA溶液和空气介质,20 钢在饱和硫化氢 MDEA 溶液中不具有明显的应力腐蚀开裂敏感性;对 20 钢在 NACE 标准溶液、饱和硫化氢水溶液、饱和硫化氢 MDEA溶液中的氢鼓泡开裂行为进行了研究,在 NACE 标准溶液、饱和硫化氢水溶液中 20 钢表面均发生了氢鼓泡开裂,在饱和硫化氢 MDEA溶液中未发生氢鼓泡开裂。 通过对 20 钢在工况介质中的挂片腐蚀失重试验、恒应变速率拉伸试验和电化学试验的综合分析,提出如下腐蚀过程:在再生塔工作时,塔内充满了硫化氢气体,当停车后,塔内温度降到室温,换热器管束露出液面暴露在硫化氢水溶液环境中,换热器管束表面上发生氢鼓泡开裂,在鼓泡开裂的地方形成缝隙,成为发生缝隙腐蚀的起源。当再次进行脱硫时,已经发生缝隙腐蚀的换热器管束表面在含饱和 H2S 的 MDEA的溶液中继续进行缝隙腐蚀,随后缝隙腐蚀逐渐发展成为坑蚀,最终导致换热器管束腐蚀穿孔。