加氫裝置碳四進料線彎頭泄漏及對策

葛 晶，馮忠亮，郝 南

(1.中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714;2.中國石油大慶石化公司化工二廠，黑龍江 大慶 163714)

某石化公司一套加氫裝置于1986 年6 月建成投產。某一天，裝置操作人員在巡檢中發現C4進料線調節閥與原料汽化罐之間管線彎頭及管托處保溫鐵皮外附著白霜，初步判斷為混合C4 泄漏，停止裝置進料，管線泄壓后拆開保溫檢查確認是彎頭處發生泄漏。針對此次泄漏進行了分析，并確定了解決方案。

1 管線基本情況

該管線級別為GC2，管內介質為混合C4，于1986 年6 月原始開工投用至今。查看PI 圖和原始資料該管線原設計沒有保溫，是1988 年12 月份增加的保溫，增加保溫原因是由于當時裝置開停工頻繁，由于C4 中含水，冬季停工時，管線掛蠟、凍凝，需要進行蒸汽吹通，裸管吹通較困難，故增加保溫。管線基本參數及工藝條件見表1。

表1 混合C4 線基本參數及工藝條件

2 泄漏原因分析

2.1 管線宏觀檢查分析

由圖1 泄漏管線整體形態可以看出，管線的彎頭和立管段200 mm 長度部分的外壁均發生了嚴重腐蝕，水平管段靠近彎頭側400 mm 長度部分的外壁也發生了嚴重腐蝕，其余水平管段的外壁未發現嚴重腐蝕跡象。由圖2 和圖3 可以看出，未腐蝕管段基本完好，外壁表面只有輕微的銹蝕，壁厚減薄量極小。而嚴重腐蝕管段的外壁布滿了腐蝕麻坑，麻坑大小為5～10 mm，造成壁厚減薄量很大。由圖4 和圖5 可以看出，整個彎頭腐蝕嚴重，外壁布滿了腐蝕麻坑，有多個泄漏點，泄漏點位于彎頭外側區域，泄漏小孔較小，約為2～5 mm。為了測量彎頭壁厚的減薄量，切取彎頭截面，參見圖6。可以看出彎頭外壁的腐蝕麻坑造成壁厚減薄量很大，麻坑底部的壁厚小于1 mm。由圖7 管線內壁形態可以看出，管線的內壁基本未發生腐蝕減薄。

圖1 泄漏管線(直管段+彎頭)

圖2 直管段外壁腐蝕區域

圖3 直管段外壁未腐蝕區域

圖4 彎頭外壁腐蝕形態

圖5 彎頭外壁腐蝕泄漏點

圖6 彎頭壁厚截面形態

圖7 管線內壁形態

2.2 管線外壁腐蝕檢測分析

由圖8 和圖9 外壁腐蝕表面的成分分析譜圖可以看出，管體外壁腐蝕表面只含有O 和Fe 元素，未發現S 和Cl 等元素存在的跡象，這說明管體外壁只發生了O 元素導致的氧化腐蝕［1］。

圖8 直管段外壁腐蝕表面的成分譜圖

圖9 彎頭外壁腐蝕表面的成分譜圖

2.3 管體金相組織檢測分析

由圖10 至圖12 金相組織圖片可以看出，直管段和彎頭的金相組織均相同，均為珠光體+鐵素體，屬于20 號鋼常規正火組織。管體的金相組織正常，晶粒度評定等級為7～8 級，未發現粗大組織、非金屬夾雜物、異常組織，也未發現沿晶腐蝕的跡象。

圖10 立管段管體的金相組織

圖11 水平管段管體的金相組織

圖12 彎頭管體的金相組織

2.4 管線泄漏原因分析

根據以上檢測分析結果可以確定，混合C4工藝管線的泄漏是由于管體外壁發生了大面積腐蝕，造成管壁嚴重減薄，最終導致泄漏。

管線外壁腐蝕的性質為金屬在酸性很弱或中性溶液里的電化學腐蝕，具體為碳鋼在水中最常發生的吸氧腐蝕［2］。其電極反應如下:

圖13 泄漏管線布局示意

根據泄漏管線現場布局圖(參見圖13)可以看出，C4 進料管線豎向穿過BV-103 平臺，平臺下0.5 m 左右，由彎頭(泄漏)變為水平方向，潮濕環境形成的主要原因是BV-103 平臺雨水，通過該管線口下流到彎頭保溫鐵皮上，由于彎頭保溫鐵皮咬口較多且經較長時間使用，咬口防水性變差，雨水通過彎頭保溫鐵皮咬口滲入保溫材料玻璃棉管殼的玻璃棉中，又由于該管線內介質溫度較低(20～30 ℃)，再加上玻璃棉管殼外部保溫鐵皮保護作用使得玻璃棉中雨水很難揮發，這部分保溫層既含水又含空氣，形成富含氧的水溶液，與管線金屬表面接觸，構成電化學反應的原電池，造成管線外壁逐漸腐蝕，經過長期的腐蝕作用，最終導致管線泄漏。

3 解決方案

(1)裝置已經將此段管線及彎頭進行更換，并將管線穿越平臺位置的鋼板擴孔，避免雨水積留，滲入保溫棉;

(2)深入貫徹包區包機檢查制度，加大隱患排查力度，做好三級巡檢，將隱患控制在萌芽狀態。

(3)開展專項排查，發現問題及時處理，避免同類問題的再次發生。

(4)結合裝置實際，科學選擇理化檢驗檢測點，既要考慮管線內部的沖刷、腐蝕因素，又要考慮管線外部的腐蝕環境的影響，使理化檢驗更具有代表性。

(5)結合本次C4 線的泄漏情況，將存在腐蝕跡象的管線列入大檢修計劃進行整改，從根本上解決現場存在的安全隱患。

4 結束語

通過上述從宏觀檢查、腐蝕產物檢測、金相組織檢測三方面進行的效分析，得出了管線外壁在潮濕環境中因吸氧腐蝕造成管壁嚴重減薄，最終導致泄漏的結論。在大檢修期間，裝置對類似部位的80 多處管線、彎頭進行檢查，發現有不同程度的腐蝕情況，其中有12 處嚴重，車間對這12 處進行了更換，并對其他部位進行了防腐處理，并將對應位置的平臺鋼板擴孔，重新更換保溫，徹底解決了該類問題，消除了隱患，目前這80 多處管線運行良好，保證了裝置的安全平穩運行。

［1］梁成浩，李淑英.穩定塔頂冷卻器腐蝕失效分析和防護措施［J］.石油化工設備技術，2000，21(3):47-55.

［2］盧綺敏.石油工業中的腐蝕與防護.中國腐蝕與防護學會［M］.北京:化學工業出版社，2001，10(1):136-141.