設(shè)備保溫下腐蝕機理探討及防控措施

楊琴 李增增（中石油長慶油田分公司第一采氣廠作業(yè)六區(qū)，陜西榆林718500）

設(shè)備保溫下腐蝕機理探討及防控措施

楊琴 李增增（中石油長慶油田分公司第一采氣廠作業(yè)六區(qū)，陜西榆林718500）

南11站脫水橇重沸器、南35站分離器積液包等設(shè)備采用內(nèi)側(cè)包扎保溫，外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)。由于受設(shè)備材質(zhì)、設(shè)備運行工況及保溫結(jié)構(gòu)特性的影響，設(shè)備表面發(fā)生不同程度的腐蝕。為防治這種保溫下腐蝕，從設(shè)備運行工況及保溫結(jié)構(gòu)特性角度出發(fā)對腐蝕機理進行探討，并提出防控措施。

保溫結(jié)構(gòu)；腐蝕

作為天然氣開發(fā)企業(yè)，由于重視防腐治理，設(shè)備的內(nèi)防腐、輸送管線的外防腐成果顯著。然而，隨著設(shè)備使用年限的增加，設(shè)備的保溫下腐蝕問題日益突出。

1　設(shè)備運行工況簡介

1.1設(shè)備運行工況

1.1.1南11站脫水橇重沸器

南11站脫水橇重沸器的運行工況其材質(zhì)為SA～516～70N（美標），其材質(zhì)與國內(nèi)SA516Gr70最為相近，主要元素含量是C、Mn、Si決定其性能。主要用于制作反應(yīng)器、換熱器、分離器、鍋爐等設(shè)備及構(gòu)件。其特性是滿足高含量硫化氫的油氣體的需要，降低硫化氫的腐蝕。

按重沸器設(shè)計運行工藝要求，其運行溫度在198～204℃。2012年6月至2013年6月月平均運行溫度，看出該重沸器長期未在設(shè)計工況下運行。這是因為該站集氣量少，有時全站未開井，脫水橇長期低溫運行或是處于卸醇停運狀態(tài)，尤其是進入2013年以來，脫水橇長期停運，重沸器溫度接近環(huán)境溫度。

1.1.2南35站分離器積液包

南35站分離器運行工況其材質(zhì)為Q245R，材質(zhì)及應(yīng)用領(lǐng)域與SA516Gr70相近。其運行溫度，在夏季時為20～30℃，冬季時，纏繞在積液包上的電伴熱帶投運，其溫度在5～10℃間。

1.2環(huán)境簡介

靖邊縣屬于半干旱內(nèi)陸性季風氣候。春季多風沙，夏季多雨，冬季低濕、寒冷、降水稀少。年平均降水量395.4mm，年平均氣溫攝氏8℃。

2　保溫結(jié)構(gòu)特性

保溫材料的導熱系數(shù)主要取決于材料內(nèi)所含空氣泡或空氣層的大小及其分布狀態(tài)，與保溫材料的固體性質(zhì)的關(guān)系小。水分的增加、溫度的升高也會使導熱系數(shù)增大。所選用的硅酸鹽保溫板內(nèi)部含較多不流動的單獨氣泡和氣層。

南35站在拆卸硅酸鹽保溫板時，發(fā)現(xiàn)硅酸鹽保溫板明顯加重，甚至可以擠出水。這說明這種硅酸鹽保溫板的吸濕率較高，水分容易進入保溫板中。

2.1外層包裹不銹鋼鐵皮

當降雨或是空氣潮濕時，外界水分及空氣通過不銹鋼鐵皮嚙合處和不銹鋼鉚釘孔進入硅酸鹽保溫板中。由于這種硅酸鹽保溫板吸濕率較高，加上設(shè)備運行溫度長期低于40℃，同時外層包裹有不銹鋼鐵皮，形成相對密閉的系統(tǒng)，造成水分和空氣在硅酸鹽保溫板中儲存，水分進入快，散發(fā)慢。

2.2外層包裹玻璃絲布的保溫結(jié)構(gòu)

當降雨或是空氣潮濕時，外側(cè)噴涂的銀粉漆及包裹的油毛氈能防止部分水分的入侵；當設(shè)備運行溫度上升，外界干燥時，水分能通過油毛氈擴散至外界空氣中，水分進入快，散發(fā)快。

2.3可拆卸一體式保溫結(jié)構(gòu)

當降雨或是空氣潮濕時，外界水分及空氣通過縫制的針眼進入保溫層中，會破壞保溫層的特性。由于該結(jié)構(gòu)保溫層較薄，在安裝和拆卸時需輕緩操作，不能踩踏和帶鉤刺的物體接觸，否則易刺破保溫套。

3　腐蝕類型

3.1腐蝕機理

通過設(shè)備運行工況及保溫結(jié)構(gòu)分析得知，對于外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)，當外界水分進入保溫層中，易形成高濕度的環(huán)境。

3.1.1金屬化學成分不均勻

在這種中性的潮濕環(huán)境中，當管壁吸附有水膜，且氧氣溶解其中時，由于管壁表面不均勻或含雜質(zhì)，在管壁表面形成無數(shù)微電池，發(fā)生吸氧腐蝕。

當保溫層中水分含量高到能聯(lián)通管壁與外層包裹的不銹鋼鐵皮時，在管壁及不銹鋼鐵皮間形成回路，形成無數(shù)微電池，使管壁不斷被腐蝕。

3.1.2氧氣濃度差

由于重力的影響，保溫層的下部含水率高于上部含水率，造成保溫層上下部分氧氣的充足程度不同而形成氧氣濃度差。在這種氧濃差的環(huán)境下發(fā)生氧濃度差腐蝕，南35站分離器積液包底部腐蝕較上部腐蝕更明顯就是這個道理。

3.2腐蝕類型～～吸氧腐蝕

陽極：Fe→Fe2++2e陰極：O2+2H2O+4e→40H～

在水中：Fe2+2OH～→Fe（OH）2Fe（OH）2+02+H20→Fe（OH）3

3.3保溫結(jié)構(gòu)腐蝕特性差異

通過以上分析得知，引起保溫下腐蝕的主要影響因素是金屬化學成分不均勻、水分的入侵及儲存。由于外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)水分進入快，散發(fā)慢，在管壁及不銹鋼鐵皮間存在金屬差異；外層包裹玻璃絲布的保溫結(jié)構(gòu)水分進入快，散發(fā)快，管壁及不銹鋼鐵皮間無金屬差異。所以外層包裹玻璃絲布的保溫結(jié)構(gòu)較外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)更不易發(fā)生腐蝕。

4　防控措施

從腐蝕涂層角度出發(fā)可采取：

（1）設(shè)備表面除銹處理后，進行電化學保護；

（2）增加防腐涂層厚度，減少涂層針孔。

從保溫結(jié)構(gòu)對設(shè)備腐蝕的影響角度出發(fā)可采取：

（1）在包裹不銹鋼鐵皮時保證質(zhì)量，以保證密封性；

（2）采用其他保溫結(jié)構(gòu)，如外層包裹玻璃絲布結(jié)構(gòu)；

（3）將不同的保溫結(jié)構(gòu)綜合利用，取長補短，如在可拆卸一體式保溫結(jié)構(gòu)外層可包裹玻璃絲布，以達到保護和防腐保溫的效果。

5　結(jié)語

外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)特性易引起管壁發(fā)生吸氧腐蝕。為減小外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)對設(shè)備的腐蝕，建議定期對選用這種保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)備（如加熱爐）進行檢查、防腐處理。

楊琴（1986-）女，漢，湖北荊門人，助理工程師，主要從事天然氣開發(fā)工作。