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简介
最近华盛顿州一家炼油厂发生的高温氢攻击(HTHA)故障为我们的行业敲响了“警钟”。2010年4月2日，Tesoro Anacortes WA炼油厂石脑油加氢处理(NHT)装置的进料出水换热器壳体破裂(图1)，最终导致7人死亡。导致该事件的失效机制确定为HTHA。很多人猜测实际的过程温度是多少，以及这一故障是否可以避免，但不管人们觉得他们在减轻HTHA风险方面做得有多好，许多业主用户都花了很长时间，认真地审视他们现有的程序，以确保他们对自己资产的HTHA风险进行了彻底的评估。
自Tesoro事件以来，HTHA和HTHA检查的主题已经成为NACE、API和AFPM活动中讨论和出席人数众多的话题，这表明该主题已经获得了高度的关注。联合工业HTHA项目已经启动，HTHA的新实例已提交API推荐实施规程(RP) 941委员会审议，以将这些新要点纳入未来的更新。然而，尽管有这些活动，关于如何在他们的站点上建立和执行HTHA风险缓解计划的分享并不多。本文的目的是分享一些最近在这方面的经验教训;在多家炼油厂建立全面的HTHA审查流程，定义并降低HTHA风险到可接受的水平。
定义HTHA
高温氢攻击(HTHA)是一种晶间损伤机制，发生在一些钢中，是由于暴露在氢和高温时间的结果。钢，包括碳，碳-1 / 2 Mo, Mn-1 / 2 Mo和Cr-Mo钢，有包含碳化物的微观组织。这些碳化物有助于提高钢的机械性能，但也有助于引发HTHA。
以一种新的碳钢组分为例，在钢的晶界中会存在碳化铁(Fe3C)的薄板(图2)。在高温和高氢分压条件下，氢原子可以扩散到该组分中，并与Fe3C发生反应，沿晶界形成甲烷气体(CH4)泡(图3)。
随着这一过程的继续，这些甲烷气泡会形成小裂缝(图4)，然后形成更大的裂缝。如果这一过程继续下去，裂缝就会扩大，就会导致失败，有时还会带来悲惨的后果。
HTHA和API的历史RP 941
HTHA最早于20世纪20年代在德国被记录下来，作为煤衍生液体转化努力的一部分。即使在当时，人们也普遍认为这次攻击是氢与金属中的碳化物反应生成甲烷的结果。20世纪40年代，由于支持战争所需的燃料和相关产品的需求，在高温高压下使用氢开发了新的炼油和石化工艺。第二次世界大战之后，氢化加工(加氢处理和重整)变得更加流行，HTHA的发生也变得更加频繁。在Shell Development工作的George A. Nelson和其他一些人开始绘制与这些故障(或没有故障)相关的工艺数据(温度和氢分压)，这使得行业开始选择可靠的材料来抵抗HTHA。第一套被称为“纳尔逊曲线”的曲线于1949年提交给美国石油学会炼油部。这一提交最终导致1970年7月的API 941出版。随着向API提交新的数据，这些曲线会随着时间的推移而修改。API RP 941委员会目前正在评估一组新的碳钢HTHA发生率报告数据，该数据位于现有碳钢曲线的下方或左侧。这一新的数据可能导致对这一重要的和经常参考的曲线的另一个修订。 The current set of API RP 941 Nelson Curves is shown in Figure 5.
定义范围
在制定HTHA审查程序时，首先要解决的问题是确定要处理的实际工作范围。你是只做一个单元，整个工厂，还是多家炼油厂?这个问题的答案将有助于确定完成这些活动所需的资源。需要评估哪些具体单位或资产?在炼油厂，所有加氢处理装置(加氢裂化装置、加氢处理装置和催化重整装置)以及制氢、甲醇和制氨装置都应列入“潜在HTHA”清单。如果过程的任何部分含有热氢，则可以包括其他单元。每个人对热氢的定义可能会有一点不同，但发布的API RP 941纳尔逊曲线可以用来帮助定义这个术语。“热氢气”的这一定义还将用于定义哪些内容将被包括在工作范围内，哪些将不需要被包括在工作范围内。对HTHA的易感性取决于几个因素，但最重要的三个因素如下:
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