化工裝置用消防管道腐蝕特點及快速評估防治

張蒲根

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院，上海 200062）

0 引言

隨著我國石油化工行業的不斷發展，其生產介質往往伴隨著易燃、易爆等特點，一旦泄漏往往會引發非常嚴重的火災。化工裝置用消防管道因為所處的環境特殊，其一旦在設計壽命周期內產生嚴重腐蝕缺陷將會給消防系統帶來失效風險，給裝置的運行帶來潛在的危害。目前消防管道普遍存在腐蝕現象，尤其是在化工裝置中，其伴隨著高溫、低溫、高鹽、潮濕、酸性氣體等，容易給消防管道造成比較明顯的外部腐蝕。在化工裝置中根據滅火方式的不同，可以把消防系統分為：自動噴水消防系統、給水系統、蒸汽消防系統、泡沫消防系統、水噴霧消防系統以及氣體消防系統等，這些消防系統承擔著石油化工生產的安全責任，一旦失效不僅會造成嚴重的經濟損失，更重要的是會耽誤起火初期的最佳滅火時間窗口，從而造成更大的火災和財產損失。

1 消防管道的腐蝕特點

由于石油化工裝置在檢修中存在一些不規范的操作，可能會將一些腐蝕性介質沾上消防管道，且日常生產環境可能伴隨著高溫、低溫、高鹽、潮濕等，因而對消防管道外部也存在一定的腐蝕影響，比如產生：外部腐蝕減薄、環境開裂等。另外，內部消防介質的影響也不容忽視，也存在著腐蝕問題，并且由于不可見，反而會產生更為嚴重的后果，消防管道的內部腐蝕主要產生以下危害[1]：（1）腐蝕造成管道的壁厚減薄，降低了管道的設計承載能力，減薄到極致后，可能會引發高壓管爆裂；（2）腐蝕產物在管道內壁堆積，大大降低了流體的流通性，甚至堵塞管路，從而減弱了消防系統的滅火能力，腐蝕產物堆積如圖1所示；（3）局部腐蝕可能穿孔，消防管道中的滅火劑外流，造成系統消防能力失效，也可能造成環境污染和事故；（4）消防管道中的閥件能否正常運轉十分重要，一旦因銹蝕無法開啟或腐蝕產物堵卡，將會使滅火劑不能流通，從而造成滅火系統失效，造成嚴重 后果。

圖1 管道內的腐蝕產物

2 消防管道的腐蝕類型及防治方法

2.1 常見的腐蝕類型

腐蝕一般分為外部腐蝕和內部腐蝕，外部腐蝕往往是因為環境造成的，一般可以通過目視檢查發現，內部腐蝕相對比較隱蔽，目前石油化工裝置中的消防管道腐蝕類型主要有3種：即化學腐蝕、電化學腐蝕、沖蝕。化學腐蝕比較常見，因為化工裝置環境中的含有酸、堿、鹽等，其與消防管道的裸露金屬部件發生化學反應，如埋地部分與土壤中的酸份發生化學反應，架空管道部分與濕的SO2、H2S氣體的反應產生酸性環境腐蝕。電化學腐蝕也是普遍存在于消防管道，特別是那些管壁外露或經常處于積水環境中的部分，其與空氣中的氧、水蒸氣與金屬發生電化學反應而對鋼管造成的腐蝕，尤其是發生氧腐蝕后，容易造成管道內壁銹蝕物堵塞[2]。與其它管道一樣，沖蝕是由管道內流速較高的介質對管壁沖刷而造成的腐蝕，這類腐蝕的快慢與介質的流速成正比，還與管道曲直狀態有關，彎頭較少的消防管道，介質流速快，沖蝕速率高，彎頭處減薄明顯加速。

當然，由于化工裝置中的消防管道特殊的使用環境，腐蝕的成因的也相對較為復雜，往往是幾種腐蝕同時進行，并且相互推動，從而可能加速腐蝕的速率，造成嚴重腐蝕破壞。如鍍鋅鋼管的管壁最外層被腐蝕掉以后，會形成一層新的保護膜，來阻止其被進一步腐蝕，然而流體沖蝕作用，新的保護膜被沖刷，腐蝕就不受阻礙的不斷向金屬內部發展。

2.2 腐蝕快速評估與防治

2.2.1 緩蝕劑

緩蝕劑是一種降低腐蝕速率的化學品，在消防水中加入少量的緩蝕劑就可以顯著的降低管道的腐蝕速率，其具有使用方便、經濟有效的特點。緩蝕劑具有抑制腐蝕的作用，一般將緩蝕劑用于消防冷卻水等，當然也存在氣態緩蝕劑，可以降低氣態介質的腐蝕性。對于一些已經使用較長時間的消防管道可以通過添加多種緩蝕劑的方法達到復配緩蝕劑的目的，兩種或多種緩蝕劑復配后的緩蝕率比單獨作用加起來的緩蝕率要低很多，可以在降低緩蝕劑使用量的情況下，達到最好的緩蝕效果。

2.2.2 腐蝕掛片

腐蝕掛片是采用與消防管道同樣材質預制成的片狀金屬塊，并將其懸掛于待檢測的消防管道內部，根據腐蝕掛片的腐蝕程度，來判斷該消防管道的內部腐蝕情況。具體操作是定期將掛片取出并稱重，通過與上次重量的對比，結合腐蝕時間，計算得出這段時間內的腐蝕速率。除了稱重，腐蝕掛片的表面腐蝕形態，也可以得到一些腐蝕信息。腐蝕掛片雖然是一種歷史非常久的腐蝕監測手段，但其可以全面、準確地反應消防管道的整體使用現狀，并且制作簡單、價格便宜，其應用還是非常普遍。

2.2.3 定點測厚

定點測厚是一種常見的管道壁厚監測手段，其目的是定期對管道特定點位進行測厚，根據厚度數據的變化來判斷腐蝕的速率。常規的定點測厚，應該將測厚位置定在發生腐蝕可能性最高的地方（流體改變方向的部分、介質流速較快的部分等沖刷較為嚴重），然后考慮操作的便捷性，盡量減少高空和危險作業，如果無法避免，應該在該測厚點搭建專用的作業攀登保護設施。管道定點測厚的數據，應該做到一點一檔，并結合消防管道的設計圖紙，可以方便快捷的找到對應測厚點位，專人負責對測厚數據進行整理和核對計算，制定上報管理規定。目前，越多越多的用戶已經開始實行無紙化管理，通過計算機管理系統進行維護管理，隨著技術的發展，目前已經有連續腐蝕監測的定點測厚設備，運用傳感器技術、數據傳輸技術，可以做到隨時隨地查看管道腐蝕情況，最大限度的降低人員作業帶來的危險。

3 結語

本文介紹了化工裝置中消防管道的腐蝕特點和類型，并從管道選材、防腐處理、運行維護等方面分析對應的腐蝕防治方法，結合化工裝置的一些特點，建議在化工裝置建設設計之初，就開始考慮消防管道的合理布置問題，并針對不同類型的消防系統，單獨出具設計說明，加強材料使用管理；分析各石油化工裝置的不同特點（包括腐蝕來源、環境異同等），合理考慮消防管道的外部腐蝕的影響因素，并對消防管道采取有針對性防腐措施。