探討天然氣處理廠水系統防腐及治理

楊亮亮 陳小龍 劉昌民 陳娜娜

前言

本文通過對某天然氣處理廠的水系統腐蝕現狀進行研究，進一步掌握各個水系統水質特點，離子組成和變化規律以及結垢的種類、含量等，進一步對其腐蝕因素進行研究。結合腐蝕影響因素進而提出一些腐蝕防治措施，從而解決腐蝕問題，確保生產平穩運行。

一、處理廠管線主要腐蝕類型

（1）應力腐蝕破裂

應力腐蝕是金屬材料在持續應力條件及腐蝕介質共同作用下發生的腐蝕。在水處理管線中是普遍存在的。主要原因是由于管線金屬表面不完整缺陷、劃痕、小孔等薄弱點進一步提供了裂紋核心。水介質長時間與應力作用產生腐蝕。

（2）小孔腐蝕

一般水管線中小孔腐蝕存在比較多。所謂小孔腐蝕又被稱作點蝕或孔蝕，這種腐蝕一般都集中在金屬表面比較小的范圍內，在金屬內部形成孔狀腐蝕類型。點蝕的發生過程主要分為兩個階段，即蝕孔的成核和蝕孔的成長過程。點蝕的形成與腐蝕介質中活性陰離子存在密切關系。采出水處理單元水中氯離子較多加速了管線的點蝕。

（3）晶間腐蝕

沿著或緊挨著金屬的晶粒邊界發生的腐蝕稱為晶間腐蝕。晶間腐蝕破壞發生在金屬晶間的邊界上。從外觀上看，金屬表面無明顯變化，但晶間的結合力已大大削弱，嚴重時材料強度完全喪失。從電化學腐蝕原理知道，腐蝕經常從原子排列不規則的的地方開始引起局部腐蝕因為晶界原子排列較為疏松而紊亂，所以晶間具有較大的活性。不銹鋼焊件在熱影響區容易引起對晶間腐蝕的敏化。

（4）磨損腐蝕

水處理單元由于高壓沖擊原因，例如回注泵高壓區，水介質的相對運動速度比較大，沖擊力也相對比較大，這些都嚴重腐蝕損壞管線。所以一般情況下的腐蝕都發生在高沖擊區域。磨損腐蝕是采出水處理單元中最常見的腐蝕之一。

二、處理廠水系統腐蝕因素研究

（1）溶解氧對腐蝕的影響

溶解氧作為電化學腐蝕過程中的陰極去極化劑，對腐蝕起著決定性作用。可以看出隨著溶解氧濃度的增加，模擬污水對碳鋼的腐蝕速率先顯著加快然后緩慢增加直至趨于平緩。這是因為掛片的均勻腐蝕速率主要是受溶解氧擴散速度的影響，溶解氧濃度越大，擴散越快，腐蝕速率就越大。但是當溶解氧濃度達到一定值時，就會在碳鋼表面形成一層致命的腐蝕產物，阻止氧氣與碳鋼的進一步接觸，腐蝕速率曲線趨于平緩。

（2）溫度對腐蝕的影響

溫度對腐蝕的影響較為復雜，在一定的溫度范圍內，碳鋼的腐蝕速率會隨溫度的升高而增大。若腐蝕反應是由氧含量控制的，則在密閉系統中，由于氧濃度恒定，溫度每升高 30℃碳鋼的腐蝕速率會增大一倍。如果腐蝕反應與大氣相通，隨著溫度的升高溶解氧的濃度會下降，同時流體的粘度也隨著溫度的升高而降低，氧在流體中的擴散系數增大，二者相比，后者的影響更大，結果造成了腐蝕速率的增加。

（3）氯離子對腐蝕的影響

從水質中成分分析可知的氯離子含量較高，研究表明腐蝕介質中如果含有氯離子，會對碳鋼的腐蝕產生很大的影響。氯離子不會直接參與腐蝕反應，但氯離子的半徑比較小，會輕易地穿過保護膜，使碳鋼表面的保護層不穩定，使腐蝕產物膜變得疏松，進而在疏松的垢下形成氧濃差電池和自催化電池腐蝕，從而產生嚴重的局部腐蝕。

（4）懸浮物對腐蝕的影響

水中含有大量油類物質和懸浮物會給集輸系統帶來嚴重危害，主要體現在以下幾個方面：懸浮物和油類物質通常是集輸系統中微生物的營養來源，懸浮物和油類物質的存在將增加微生物的活性，促使微生物繁殖加快;懸浮物和油類物質粘結在一起，可以吸附沉積在集輸系統內壁上形成污垢，污垢堆積處，電位會較低成為陽極，沒有污垢處為陰極，從而形成垢下腐蝕;油膜粘附于管線內壁，會阻止緩蝕劑與金屬表面的接觸，致使保護膜不能形成或者保護膜形成不完整，從而導致局部腐蝕;污垢會增大對殺菌劑的吸附作用，使殺菌效果變差，助長了細菌的生長;

三、處理廠水系統腐蝕的防治

（1）設計的合理性

一個合理的設計為防腐工作奠定了重要的基礎。設計過程中應該多考慮消除消減腐蝕因素。例如充分考慮物料的排放，減少縫隙。在泵閥等的配置應做到不發生滴漏，應能方便地進行檢查和維修。金屬板間的連接應盡量不采用疊接，應避免鉚接。必須采用螺紋聯接時，最好用電鍍的螺栓、螺母。采用焊接時，要有正確的焊接程序或焊后進行熱處理，不可出現不連續焊縫，焊條應采用電位更正的金屬。負載應力或殘余應力可能引起應力腐蝕時，應降低負載應力或消除殘余應力。不同金屬材料連接時，應盡量采用電位相近的金屬。[1]

（2）要正確的選用材料

通過掛片實驗，我們發現不同的材料其在同等腐蝕條件下的表現也不相同。考慮建設投資及現場實際應用，要進行材料選用。選材時，必須恰當地估計其可靠性，特別要考慮原使用或試驗條件與現生產裝置中實際條件的偏離程度。另外要注意介質中雜質成分，考慮全面腐蝕及局部腐蝕情況。

（3）腐蝕環境改變

通過處理介質進一步降低腐蝕源頭。例如降低介質腐蝕性、去除介質雜質、降低溶解氧含量、降低溫度等手段進行腐蝕環境的改變。就控制腐蝕而言，將值調至中、堿性范圍比在酸性范圍更有利。另外也可以加入一些藥劑改變腐蝕介質環境。

（4）電化學保護

電化學腐蝕是常見狀況，金屬腐蝕都是因為腐蝕電池的作用。因此某種條件下進行極化作用可以降低腐蝕速率。采用陰極保護法進行防腐保護。

（5）采用耐腐蝕覆蓋層

利用防腐涂料進行防腐。將耐腐蝕材料進行金屬表層覆蓋。例如采用電鍍、噴鍍、化學鍍等方法進行表層防腐。另外采用非金屬覆蓋層進行金屬保護，其作用主要是隔離。通過介質與金屬之間的隔離從而防止局部腐蝕破壞。目前這種方法也是處理廠防腐工作中比較常用的手段。

總結

結合本文研究，我們對生產污水系統、消防水系統、含醇污水處理系統等幾個系統進行了腐蝕狀況分析。并結合腐蝕情況得出影響其腐蝕速率的各個因素。大致主要從溫度、PH值、溶解氧、細菌等方面進行了探討。并結合這些腐蝕影響因素提出了相應的防止措施。從根源設計到運行中介質環境的變化都提出了部分建議。相信在這些防止措施的應用下，我們處理廠水系統防腐工作能夠有所革新，為今后防腐工作打下基礎，提供參考。

參考文獻

[1]張清玉.油氣田工程實用防腐蝕技術[M].北京：中國石化出版社，2009.

[2]張興儒，吳振烈.油氣田環境保護[M].北京：石油工業出版社，1995.

[3]林曲波.內蒙古吉爾地區采集方法討論[D].西安石油大學，2011.

[4]張學元等.油氣工業中細菌的腐蝕與防護[J].石油與天然氣化工，1999，28（01）：53～56.