柴油線腐蝕失效分析

孫培尊

摘要：在石油煉化行業中，輸送工藝介質的工業管道發揮著至關重要的作用，工藝管線的失效直接影響著煉化生產鏈的順利流通。柴油線是輸送成品柴油的一種工藝管線，本文通過對柴油線的全面檢測，分析失效原因，有針對性的提出預防措施。

關鍵詞：柴油線；失效分析；孔蝕

1前言

克拉瑪依石化一聯合車間老柴油線2003年9月投用至今，實際運行96個月，2011年8月委托進行在線檢測，僅對RBI評價的高風險彎頭部分進行了壁厚測定，未發現異常。9月份由于直管段發現漏點，管線停工維修，為找出失效原因，對露點附近直管段截取1000mm做失效分析。該條管線為裸管，局部埋地，基本參數詳見表1。

表1 柴油線基本參數

2管線整體檢測

2.1宏觀檢查

整條管線宏觀檢查，發現2段腐蝕嚴重區域（A段和B段），其中A段存在漏點，點腐蝕坑聚集于底部埋地管壁外表面，沿管線走向分布，有的腐蝕坑呈單個分布且較深，有的則比較集中且較淺，腐蝕產物內部結構疏松，呈黑褐色，局部呈黃褐色。管壁頂部未見腐蝕坑。

2.2壁厚測定

通過超聲波測厚，A段腐蝕坑深度多為1.0mm～4.8mm范圍內，腐蝕最嚴重處已腐蝕穿孔；B段腐蝕坑深度大多在2.5mm左右。若以腐蝕坑深度粗略計算該管線年平均腐蝕速率為0.6mm/a。整段管線管壁頂部壁厚5.8mm左右，為均勻腐蝕，且腐蝕輕微。

2.3腐蝕產物分析

取腐蝕坑產物，經分析腐蝕產物的主要成份是三氧化二鐵(Fe2O3)，占92%以上，由此可知管線底部表面的腐蝕主要是氧腐蝕。

2.4管線內壁檢查

對截取直管段解體，內表面未發現嚴重腐蝕，由此判斷該條柴油管線屬于外部環境腐蝕失效。

2.5土壤分析

取管線埋地部位土壤化驗分析，土壤偏堿性。

3腐蝕分析

從腐蝕形態看，該柴油線管段埋地面腐蝕嚴重，而管線裸露的表面以及整個內表面腐蝕輕微。由腐蝕產物分析得知腐蝕后主要成份為Fe2O3，可以判斷柴油線表面的腐蝕是氧化腐蝕。而且從腐蝕形態、宏觀檢查及測厚結果和腐蝕產物分析結果看該管線孔蝕相當嚴重。

3.1氧化腐蝕

氧化腐蝕是一種電化學腐蝕，其機理為：正常情況下，金屬表面存在一層鈍化保護膜，存在應力集中的部位在拉應力的作用下產生金屬滑移，破壞表面的鈍化保護膜，露出新的金屬表面。由于滑移臺階附近的滑移帶中堆集了大量位錯，碳或合金元素在滑移帶上析出，使滑移臺階處金屬活化，形成電化學腐蝕的陽極，鈍化保護膜未破壞區則成為陰極，即典型的大陰極小陽極。由于該環境中土壤溶液富有極性，在極性分子的吸引下，陽極Fe成為帶正電的鐵離子，放出的電子被水溶液中的溶解氧吸收還原成為OH -。陽極的Fe不斷溶解，導致鋼管上逐漸出現坑洞，產生了腐蝕。腐蝕坑一旦形成，將以很快的速度擴展。土壤溶液的溶解氧具有去極化作用，會使這一過程加劇，而去極化作用的強弱與含氧量多少有關，也就是說溶解氧的含量多少決定著腐蝕的強弱，且兩者成線性正比關系。

電極反應如下：

陽極反應：Fe - 2e = Fe2+

陰極反應：2H2O + O2 + 4e = 4OH -

陽極反應生成的電子在電位差的作用下轉移到陰極，立即被溶解氧還原消耗掉，使陽極鐵的溶解加快。

土壤中若附著氧較多，則Fe2+可以繼續氧化成Fe3+：

4Fe2+ +O2 + 2H2O = 4Fe3+ + 4OH -

OH -的生成促使環境土壤偏堿性。

3.2 孔蝕

在長期的運行中，土壤中的無機鹽、堿雜質等在管壁上聚集成垢，聚集物下面金屬溶解氧得不到補充而逐漸耗盡，還原反應難以進行，但金屬表面的陽極溶解反應還在繼續進行，在溶液中產生了過量的Fe2+，在電場的作用下，加速了金屬溶解，逐漸形成孔蝕，這種現象未被抑制時，往往會出現腐蝕穿孔。

柴油線由于局部埋于土壤中，且該管線未有防腐層及其它防護措施，裸露部分溫度為常溫，埋地部分溫度較高。由于暴露在溫熱的土壤環境中，常年雨水侵蝕，使管線底部出現大量點腐蝕坑。

4整改措施

根據柴油線檢測結果，提出以下整改防范措施：

1．新管線設計中增加防腐蝕要求，建議表面涂防腐層，并加設陰極保護裝置以防止孔蝕。

2．使用過程中，應注意確保管溝排水通暢，避免長期積水使管線處于土壤溶液介質中。

參考文獻

[1]《在用工業管道定期檢驗規程（試行）》，2003

[2]曹楚南《腐蝕電化學原理》.北京：化學工業出版社，2008

[3]魏寶明主編.金屬腐蝕理論及應用.北京：化學工業出版社，1995

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。