聯合站污水系統腐蝕成因分析及治理對策

趙婷婷 張照健 賀珊（玉門油田老君廟采油廠聯合站，甘肅 玉門735200）

1 聯合站污水系統腐蝕因素分析

國內外學者對油田污水腐蝕開展了大量研究，取得了一系列的研究成果，影響腐蝕的主要因素包括以下幾個方面[1]。

1.1 二氧化碳腐蝕

二氧化碳進入污水處理系統后，對系統產生腐蝕的本質是氫去極化反應，反應方程式為：

C02+H2O→H++HCO-3

從反應式可以發現，二氧化碳進入污水處理系統會使系統處于酸性介質中，弱酸性存在電離反應，進一步消耗溶液中的氫離子，進而將系統中金屬中的保護膜破壞掉，并且生成能夠溶解于溶液中的腐蝕產物，雖然在金屬表面看不出腐蝕產物，但已經對系統產生了腐蝕。

1.2 硫化氫腐蝕

如果聯合站污水中存在硫酸鹽還原菌，會促進硫酸根的分解進而形成硫化氫。硫化氫在溶液中的溶解度和溫度有關，在適宜溫度下，和水中的介質會發生電離反應，不斷釋放出去極化的氫離子。而金屬端的陰極會吸收電子，進而促進了陽極的鐵溶解反應，引起了系統的腐蝕。而腐蝕反應產生的氫離子不斷向鐵介質內部滲透，會出現氫脆現象，只需要很低的應力就可以將鋼鐵破壞掉，表現出強烈的腐蝕性。腐蝕速率和硫化氫含量具有一定的關系，在一定范圍內，隨著硫化氫含量的增多，腐蝕速率會以較快的速度上升，當硫化氫含量達到一定值時，腐蝕率會逐步趨于穩定。

1.3 溶解氧

聯合站污水成分復雜，如果含有以溶解狀態存在的氧，也就是溶解氧，會對腐蝕產生顯著的影響，即使溶解氧的濃度較低，也會產生嚴重的局部腐蝕。較為常見的腐蝕形態為氧濃差腐蝕，其產物為腐蝕結垢，這種腐蝕的危害性強于均勻腐蝕。

1.4 礦化度

污水處理系統中含有一定礦化度的溶解鹽，例如硫酸鹽、碳酸鹽等，這些礦物質在溶液中會對金屬產生顯著腐蝕。高礦化度的溶液提高污水系統的導電性，致使鋼鐵表面相距較遠的正負離子可以相互吸引影響金屬表面致密產物的形成，進而產生腐蝕化學行為，并造成金屬表面的氧化膜質量受到破壞，加速了系統的腐蝕速率。溶解速率的大小和礦化度含量也有一定關系，在一定范圍內呈正比，隨著礦化度的提高，腐蝕速率會保持穩定甚至下降。在污水系統中較為常見的鹽離子有CL-，這里就以CL-離子為例進行礦化度和腐蝕速率的影響分析。CL-離子首先會被吸附于金屬表面，特別容易聚集在金屬保護膜受破壞或者保護膜薄弱之處，破壞掉金屬表面上的氧化層。形成極性強、作用半徑小、深穿透特征的局部腐蝕，并且還會對金屬產生應力破壞，形成破壞性較強的金屬點狀腐蝕。根據大量研究成果，溶液中CL-離子含量越高，溶液腐蝕速率越快，點狀腐蝕行為也更快。點狀腐蝕具有自催化特點，屬于小孔腐蝕范圍，在腐蝕的小孔周圍受到陰極保護，腐蝕小孔面積越小，陰陽極的面積比越大，對金屬的穿透能力越強。CL-離子和溶液中的二價鐵反應生成氯化鐵，氯化鐵在溶液中不穩定，隨著氯化鐵的離子反應，在反應區的PH值會下降，使溶液顯酸性。并且還會加速發生氫去極化化學反應，進而提高了金屬表面的腐蝕速率，讓管線進行穿孔。

1.5 細菌影響

聯合站污水水源復雜，含有不同類型的細菌，其中硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵細菌（FB）、腐生菌（TGB）較為常見，對系統腐蝕最為嚴重的是硫酸鹽還原菌。在厭氧環境下，硫酸鹽還原菌會將硫酸鹽還原成為硫化氫，反應產物為硫化鐵，進而會對污水處理系統造成腐蝕。

1.6 流動速度

污水處理系統的流體流通速率直接影響到系統的腐蝕速率，也是影響系統腐蝕的重要因素。在油田污水處理系統中，通常含有油泥、固體懸浮物等固體顆粒，當介質流速加快時，會對金屬表面產生強烈的沖擊，產生較為嚴重的水流沖刷腐蝕。腐蝕介質沿著處理系統內壁流動，會和金屬表面直接接觸，當流速不斷增加時，金屬表面的保護膜會被沖刷走。隨著介質流速的增加，腐蝕介質會向介質內部擴散和滲透，腐蝕面積的增加也會加速系統的腐蝕。

1.7 PH值

如果污水處理系統中PH 值發生變化，覆蓋在金屬表面保護膜的穩定性也會發生平衡關系的變化，如果覆蓋其上的保護膜受到破壞就會使系統的腐蝕速率加快。如果溶液的PH＜5，會顯著加速陰極反應速率。如果金屬表面的保護膜完全被破壞，金屬將會裸露在溶液中，在酸性條件下會發生陰極還原反應，進而加速腐蝕速率。

1.8 介質溫度

理論上講，大部分電化學反應速率和所處的介質溫度呈正相關，腐蝕反應也隨著溫度的升高而加快。當介質溫度升高時，腐蝕速率將和溫度呈比例增長，每升高10℃，系統的腐蝕速率增加30%，因此應該合理控制污水系統溫度，以降低腐蝕速率。

2 聯合站污水處理系統腐蝕概況

2.1 污水處理設備的材質和腐蝕情況

據統計，國內大部分聯合站污水處理設備的除銹標準都不達標，很少能夠達到Sa2.5 級別。通常用環氧樹脂作為防腐材料，在進行防腐處理時，都是采用底漆噴涂、面漆粉刷，并且都是粉刷兩遍。油田聯合站污水處理設備鋼質以20#鋼為主，在內壁進行環氧樹脂噴涂防腐，并且許多聯合站的污水處理系統在進行防腐時沒有采取陰極保護舉措，腐蝕現象較為普遍[2]。

2.2 不同節點腐蝕情況

聯合站污水處理系統中不同位置的腐蝕程度不同，腐蝕較為嚴重的位置通常為設備底部和污水相接觸的區域，例如三相分離器、雙濾料過濾器、懸浮污泥處理系統等。在污水處理系統各設備中以這些位置腐蝕較為常見。

2.3 污水處理系統流程改造和防腐處理

在聯合站進行污水處理系統和流程改造時，必須要對各個設備的流程和工藝進行論證，并采取科學的防腐手段和處理材質，以減少設備的腐蝕。在我國大部分的聯合站污水處理系統中，大多數沒有應用玻璃管材質的設備，也缺少系統性的防腐措施。因此污水處理系統腐蝕現象較為普遍。

3 聯合站污水處理系統防腐治理對策

3.1 科學選擇涂層防腐技術

在不同位置和不同處理設備中選擇恰當的涂層防腐技術，應該將污水處理系統中的管線、設備內壁的防腐等級由普通防腐等級升級為加強級別，底漆由之前的一遍防腐噴涂增加為兩遍防腐噴涂，面漆則由兩遍噴涂增加為三遍噴涂。如果污水處理量增加，防腐等級則應該提升為強級，將底漆噴涂兩遍，面漆噴涂四遍處理。對那些腐蝕較為嚴重的地方，建議用環氧富鋅作為底漆取代環氧樹脂作底漆[3]。

3.2 推廣陰極保護措施

在聯合站污水處理系統和設備建設時，在儲罐的底部和內壁都應該按照一定標準和要求采取陰極保護措施，并用內防腐涂層進行保護，同時使用進行系統防腐。

3.3 通過投加緩蝕劑減緩腐蝕

在油田污水處理系統中，常使用緩蝕劑對腐蝕進行控制，投加的緩蝕劑主要作用便是對系統腐蝕起到阻止和延緩效果。需要說明的是，在選擇緩蝕劑時，必須結合聯合站的污水性質、所用的處理工藝、其它藥劑的兼容性等，以確保緩蝕劑效果。

3.4 合理配比清污水量降低結垢量

聯合站污水系統中有的還在處理清水，這個時候清水和污水不能使用同一管線，避免由于清污反應生成垢，因此，必須采取科學手段將清水和污水分開。

3.5 定期開展腐蝕檢測

聯合站應該定期對污水處理設備和管道進行腐蝕檢測，根據腐蝕情況開展相應的防腐措施。并通過對腐蝕速率、腐蝕產物的分析，尋找到最優的腐蝕方法。因此，采取分節點管理、定期評估、定期檢測的方法加強系統防腐。

3.6 發展防腐層修復技術

對于聯合站污水處理系統中腐蝕管線的維修，主要采取以修代換，最大程度的節省企業的維修資金，縮短維修的周期，保障維修后的管道使用壽命。重視新技術、新材料的應用，大力培養專業技術人才，促進聯合站污水處理系統的健康發展。

4 結語

從上面的論述可以看出，聯合站污水系統腐蝕成因較為復雜，受到各類因素的影響。采取何種手段進行防腐也是一項科技含量較高的工程。隨著對系統腐蝕的重視以及防腐技術手段的進步，相信會給聯合站污水系統腐蝕治理起到較好效果。