連續(xù)低壓重整裝置埋地管道防腐蝕措施探討

趙月華

(中國石化集團洛陽石油化工工程公司，河南 洛陽 471003)

石油化工裝置中，埋地管道所占的角色表面上顯得不是很重要，如果出現(xiàn)問題除了造成材料損失、生產(chǎn)遭到影響和事故以外，更嚴重的是由于埋地管道的特殊性，腐蝕泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，極易造成泄漏事故。這不僅會導致經(jīng)濟損失、環(huán)境污染、而且還容易造成火災，甚至威脅人員生命及財產(chǎn)安全。因此，研究埋地管道防腐蝕措施是非常必要的。現(xiàn)以某連續(xù)低壓重整裝置為例，通過對比分析，探討埋地管道腐蝕原因及其防腐蝕措施。

1 裝置簡介

某連續(xù)低壓重整裝置位于大陸南方，多雨、潮濕、地下水豐富、水的pH值為7.49、土壤電阻率(地下0.8 m處)350～500 Ω·m，地質(zhì)情況復雜，裝置的埋地管道超過7000 m，管徑φ27～φ711 mm不等，介質(zhì)有循環(huán)水、含油污水、污油和消防水，且施工期間正處于梅雨季節(jié)，月平均氣溫達到32.7℃，相對濕度達到91.5%，考慮到地理位置和石油化工裝置的特點，對連續(xù)低壓重整裝置的埋地管道從設計選材、施工都提出了具體要求，減少腐蝕的產(chǎn)生，盡可能地延長埋地管道的使用年限，保持裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)運行。

2 埋地管道腐蝕原因分析

2.1 分析方法

(1)調(diào)查分析法:首先對連續(xù)低壓重整裝置所處的環(huán)境和輸送的介質(zhì)進行分析，對環(huán)境腐蝕和管道腐蝕損傷進行了評價。同時分析了該廠催化裂化車間(正在停產(chǎn)檢修)的埋地管道腐蝕情況，進而提出合理化的建議。

(2)專家評審法:組織環(huán)評專家對連續(xù)重整項目進行評審，對每一項可能出現(xiàn)或引起埋地管道腐蝕的原因進行分析，形成了評議意見7份。

2.2 腐蝕原因分析

2.2.1 金屬自身因素

金屬自身因素有異金屬接觸、化學成分不均、組織結(jié)構(gòu)不均、物理狀態(tài)不均及表面膜不完整等。這些因素受金屬自身以及煉制工藝的影響比較大。

2.2.2 土壤介質(zhì)因素

介質(zhì)因素有氧濃差、鹽濃差和溫度差等，這些差異都取決于金屬所處的環(huán)境。土壤和介質(zhì)是埋地管道遭到腐蝕破壞的主要原因。

(1)土壤因素:土壤因素包括土壤的孔隙度、含水量、電阻率、酸度和含鹽量［1］等，5類因素都能單獨或組合作用于金屬外表面，而使其發(fā)生化學反應和電化學反應。

(2)微生物因素:在缺氧的土壤條件下，如密實、潮濕的黏土深處，常常發(fā)現(xiàn)硫酸鹽還原菌等微生物的生長，能夠引起強烈的腐蝕。地下埋設金屬構(gòu)件的腐蝕，有一半要歸咎于微生物的腐蝕作用。

2.2.3 疲勞腐蝕

疲勞腐蝕也稱交變應力腐蝕，是指金屬由于機械交變荷載與腐蝕交互作用下所造成的低變形、多跨晶斷裂的現(xiàn)象。埋地不均勻的管件結(jié)合部位也易引起疲勞損失，繼而產(chǎn)生腐蝕;當管道受內(nèi)壓、土壤壓力和外界荷載等復雜應力狀況時，也易引起管道腐蝕。

2.2.4 沖刷腐蝕

沖刷腐蝕又稱磨損腐蝕，當流體流速較低時，腐蝕性產(chǎn)物聚集在管道壁上，形成蝕坑，導致穿孔，當流速高時，由于腐蝕物及時剝離，蝕坑反而難以形成。流體的沖刷和蝕坑存在明顯的協(xié)同加強作用，天長日久，就會引起腐蝕。

3 埋地管道的防腐蝕措施

3.1 埋地管道材料選用原則

(1)按《石油化工管道設計器材選用通則》SH3059-2001的要求進行選用;

(2)管道選材應依據(jù)管道材料規(guī)定和裝置特點，進行選材。管材主要有球墨鑄鐵和無縫鋼管(GB8163)。排水管道采用普通流體管，硫含量高的、腐蝕嚴重的選用球墨鑄鐵管，同時要考慮腐蝕裕量，臨氫介質(zhì)的管材應依據(jù)《加工高硫原油重點裝置主要設備設計選材》SH/T3096-2001標準中最新版“納爾遜曲線”進行選材;

(3)用于管道中含硫化氫介質(zhì)的管材應依據(jù)《加工高硫原油重點裝置主要設備設計選材》SH/T3096-2001標準中最新版“柯柏曲線”進行選材。

3.2 采取的措施

3.2.1 提高管道材料等級

利用合金手段促使金屬材料發(fā)生鈍化或生成保護性的腐蝕產(chǎn)物，能有效地提高金屬材料的耐腐蝕性。國內(nèi)研制成銅系、磷礬系和磷鈮稀土系等類別鋼種，如15MnCuRE和15MnTiCu等，其腐蝕速率根據(jù)環(huán)境不同，約在0.003～0.012 mm/a。

3.2.2 增強覆蓋層保護

管道的外防腐蝕主要有石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、聚乙烯膠帶、聚乙烯夾克、熔結(jié)環(huán)氧粉末及三層防腐蝕等形式。對催化裝置的舊管道研究后發(fā)現(xiàn)，原采用的環(huán)氧煤瀝青防腐蝕方式不能很好的起到保護作用，環(huán)氧煤瀝青防腐蝕由于施工和安裝過程中，會形成很多磕碰，將保護層損壞，雖然經(jīng)過修補，但對外界的抗腐蝕能力已有所減弱，所以，此裝置采用聚乙烯膠黏帶防腐蝕，提高防腐蝕等級，采用特加強級，防護層厚度達到1.4 mm，這樣能夠提高對埋地鋼管的防腐蝕能力。

3.2.3 陰極保護

通常，應把鋼鐵陰極電位維持在－0.85 V，以取得完全的保護。如果在有硫酸鹽還原菌存在的環(huán)境中，電位要維持在－0.95 V左右，以抑制細菌生長。在地下管道密集的地區(qū)，應注意陰極保護裝置引起的附近管道設施的雜散電流腐蝕。

3.2.4 疲勞腐蝕的對策

表面強化方法，如:拋丸、氮化，對提高腐蝕疲勞強度仍然是有效的。該裝置就采用拋丸進行表面處理，改變了以前手工動力除繡的方式，對防腐蝕的黏接力有很大提高。對易引起震動的部位，如泵連接的循環(huán)水管道，在管道周圍設立減震設施，含油污水和就地排放的部位，設立耐腐蝕的地漏和漏斗。

3.2.5 沖刷腐蝕的對策

沖刷腐蝕主要是在管道上全部使用管件，減少直接開設馬鞍口施工方式，對管件的壁厚等級也參照石化管道器材標準進行的選用，更換大半徑彎頭。

4結(jié)論

該裝置開工投產(chǎn)兩年多來，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，沒有發(fā)生泄漏事故。由此可見:要做好埋地管道的防腐蝕工作，首先要了解裝置環(huán)境，熟悉腐蝕原理，找到埋地管道形成腐蝕的主要原因，設計不同的防腐蝕方式和金屬材料，現(xiàn)場施工中對外防護層施工進行仔細檢查，嚴格遵守國家施工質(zhì)量驗收規(guī)范，就一定能保證埋地管道的防腐蝕效果。

［1］中國腐蝕與防護學會.腐蝕與防護全書［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2001:47.