315 K VLCC“TENKI”船暴露區原油蒸汽加熱管線銹蝕分析及處理

(南通中遠川崎船舶工程有限公司， 江蘇 南通 226005)

我公司建造的315 K VLCC“TENKI”輪是當時世界上惟一的可承運重質加溫原油(高流動點原油)的超大型油船，船上裝備了先進的原油加熱裝置，可實現遠距離運載高黏度石油。交船后3個月，發現原油加熱管線的不銹鋼管表面有銹斑全面覆蓋，1號貨艙附近原油蒸汽加熱管線排污支管中一支管有裂紋。經查，主送氣管和回氣管表面都存在銹蝕現象。

1 原因分析

1.1 材質化學成分缺陷

根據設計要求，該系統使用316L不銹鋼管材，牌號為0Cr17Ni14Mo2。因為其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫蠕變強度特別好，可在嚴酷的條件下使用。抗晶界腐蝕性優，其化學成分見表1、2。分析認為，材質化學成分符合要求，材質化學成分缺陷的可能性可以排除。

表1 316 L不銹鋼化學成分標準質量分數 %

表2 廠家交貨材質化學成分的質量分數 %

1.2 材料用錯

因為船廠現場材料非常多，可能管理上有疏漏或工人因疏忽拿錯材料。譬如使用了其它類別的不銹鋼管。

材料取錯的可能性不能完全排除。

1.3 與碳鋼件碰撞、摩擦造成表面劃傷

在現場加工過程中，有與其它碳鋼件碰撞、摩擦的可能性。而且，不銹鋼管表面似乎是有一些被摩擦的痕跡。如果是被其它碳鋼件碰撞、摩擦，會對鈍化膜造成損害，保護能力降低，易與化學介質發生反應，產生化學腐蝕而生銹。

因此被碳鋼件碰撞、摩擦引起銹蝕的可能性不能排除。

1.4 鐵質粉塵附著

船廠現場打磨有不少鐵質粉塵，鐵質粉塵飄落并附著在不銹鋼管上，這種易生銹物質的附著與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐，產生浮銹[1]。

1.5 應力腐蝕(SCC)

奧氏體不銹鋼管應力腐蝕裂紋主要有兩種類型。一種是銳敏化(Cr的碳化物向晶界析出)引起的晶界型，另一種是氯化物引起的晶內型。

銳敏化，就是在使用中或焊接施工時，當以600～850 ℃的溫度加熱超過一定的時間，Cr的碳化物會沿著晶粒邊界析出，發生銳敏化，使得晶界的耐腐蝕性能下降，產生晶界型SCC。通常，可以通過使用限制C濃度的材料(L材)控制銳敏化。本船使用的是SUS316L，所以發生晶界型SCC的可能性比較低[2]。

氯化物引起的SCC，只有在腐蝕環境(應力、溫度、含鹽質量濃度高的水分)形成時才會發生。使用蒸汽時，焊縫部位雖然有焊接殘余應力，但因為管子外表面的溫度超過100 ℃，水分蒸發了, 腐蝕環境不能形成，所以不會發生SCC。而在不用蒸汽時，管外表面的鹽分和水分共存，容易形成腐蝕環境，有可能發生SCC。

該船正式開始營運后，主要裝載高粘度油，在滿載航行過程中，連續向原油艙輸送蒸汽，管子表面不斷有海浪激起的海水飛濺，水分被迅速蒸發，留下鹽分，使用環境非常惡劣。

所以，應力腐蝕的可能性不能排除。

1.6 銹蝕滲透

不銹鋼由于其特殊的金相組織和表面鈍化膜，使得它在一般情況下較難與介質發生化學反應而被腐蝕，但并不是在任何條件下都不能被腐蝕。在腐蝕介質和誘因(如劃傷等)存在的條件下，不銹鋼也能與腐蝕介質發生緩慢的化學和電化學反應被腐蝕，而且在一定條件下的腐蝕速度相當快而產生銹蝕現象，尤其是點蝕和縫隙腐蝕。

2 原因排查與處理

該原油蒸汽加熱管線的設計目的是將粘厚的油加熱，增加其流動性，使之能順利流向目的油艙或油罐。一旦發生SCC裂紋，將會導致該管線不能正常工作，油艙的油不能被加溫，管內的油會淤積、堵塞，后果非常嚴重。

M煤礦的職工安置工作歷時兩個月，主要采用分流安置、退休安置、內部退養、解除（終止）勞動合同四種安置方式。

接到船東的問題報告后，公司迅速制作新管送船，并安排寄回舊管以便分析；同時做出預案，即一旦發生腐蝕穿孔或裂紋，首先對穿孔或裂紋部位采用耐蒸汽溫度的修補劑特氟龍或鐵水泥修補，然后進行針對SCC進行涂裝，再用管箍對修補部位進行加固。

考慮到不銹鋼鋼管上附著有積鹽，一旦又有海水進入，會產生含鹽量高的水分，形成易發生晶粒內SCC的環境。為改變SCC發生的環境，先采用臨時措施，請船員及時沖洗管表面的鹽分。

除此之外，公司設計和售后服務人員組成專家組登船進行調查。因船在碼頭卸油時需使用該管線，不能進行PT檢查，只用放大鏡進行外觀檢查。當時看不出應力腐蝕裂紋，認為浮銹的可能性比較大。對發生裂紋的管子和有銹蝕的總管進行分析。結果顯示，支管材質與圖紙要求不一致。圖紙要求使用SUS316L，而實際使用的卻是SUS304。

后經調查，發現是現場材料使用中出現差錯，錯拿了SUS304。而SUS304管的裂紋為應力腐蝕裂紋，此材質不適用于該系統。總管材質符合SUS316L標準，但發生了很細微的應力腐蝕裂紋。

公司為該管線準備了3個永久對策方案，供塢修時根據管線的實際情況選用。①鋼管+涂裝；②滲鋁管+Pipe Cover；③預防SCC發生的涂裝。

考慮所用的預防SCC的涂料是近年開發出的針對核能發電暴露蒸汽管的涂料，對預防SCC有效。涂料技術要求如下。

品名：SCC阻斷中溫用(厚度30 μm，涂2遍)+ PYROSIN SU#250A(30 μm,涂2遍)

開發背景：在四國電力的核能發電所，發生了原因在于SUS304的暴露蒸汽管包裹的聚乙烯帶的SCC，為解決該問題而開發。

原理：先涂含吸收Cl離子成分的底漆(SCC阻斷)，然后涂上可以防止外部水侵入的面漆(PYROSIN)，阻斷鹽分和水分到達管表面，避免腐蝕環境的形成。

耐熱性：系有機硅涂料，在蒸汽管(190 ℃)上的附著性方面沒有問題。

施工實績：經試驗驗證后，2005年起開始使用電力的核能發電所SUS304暴露蒸汽管上。使用效果良好。

施工方法：打底處理為水洗，如果可以做簡單的酸洗則更好。

SCC SHUT(底漆)凃2遍 +PYROSIN(面漆)涂2遍。

隨船對管線進行PT檢查，未發現明顯的SCC征兆。鑒于此，與船東協商后，最終決定采用第三種方案：即實施預防SCC發生的涂裝。

在塢修時，對該管線進行全面檢查，對整個管線中有銹蝕的部分進行打磨、補焊、清理和清洗，PT檢查確認，然后進行預防SCC的涂裝施工處理。

3 結論

根據現場調查和對管材的分析，確認發生裂紋的那根支管是由于材料用錯了。而整個管線銹蝕的原因有現場施工過程中打磨產生的鐵質粉塵

的附著引起的，也有運輸、加工過程中吊裝師與其它碳鋼件之間的碰撞、摩擦導致鈍化膜受損引起的。細微的SCC裂紋是由于惡劣的使用環境造成的。施工完成沒有出現類似問題，說明施工效果是好的。

通過對“TENKI”船暴露區原油蒸汽加熱管線銹蝕問題的原因分析與處理，發現了船舶建造過程中存在的問題與不足，這是需要反思的。

對于管子用錯的問題，需要加強現場對原材料的管理。經調查，發現SUS管整根管材廠家在管子表面上都標注了材質，所以取錯的可能性非常小。但是對于切斷的管材，廠家標注了材質的那部分有時候就沒有了。一般情況下，管工會在切斷后對需保管的材料在表面用記號筆寫上材質。這次管材取錯的原因是管徑太細，只有27.2 mm，寫上的字跡模糊，取材時看錯了。為防止再發此類問題可以考慮將SUS304和SUS316的保管材堆場分開；對SUS316的保管材在管端部涂色；檢查切斷材的材質是否寫得很清晰，如果發現有不清晰的，要對材質進行檢查，或者廢棄。

管子表面浮銹產生的主要原因在于與其它碳鋼件之間的碰撞、摩擦和打磨的鐵質粉塵的附著，需要在建造現場、加工過程及運輸過程中注意適當的保護。