凈洗油管線減薄（穿孔）失效分析與建議

金聚慧

（中國石油撫順石化公司石油二廠，遼寧 撫順 113004）

0 引言

凈洗油管線作為常減壓蒸餾裝置的重要組成部分，其具有較高的服役溫度，而凈洗油中存在大量易引發腐蝕的元素及成分，通常在長期使用后會發生局部腐蝕，而相比于其他管線又較少的引發重視，從而造成嚴重的生產隱患。近期，某石化公司石油蒸餾車間凈洗油泵預熱管線上一個焊縫處出現了泄漏，泄漏點附近的管線管壁也發生了嚴重減薄，管線材質為20鋼；規格為Φ32×（原始管壁厚度不詳，新更換的管壁厚度5mm）；管線內介質為凈洗油；壓力為0.5MPa；溫度為350℃。

為了查出腐蝕原因，增加管線的服役期限，對廠方送來的樣品進行了材質、金相、電鏡分析，研究了管線的腐蝕原因。

1 腐蝕結果與討論

1.1 管線的宏觀、低倍分析

廠方從管線的泄漏點附近割下一段管樣，該管樣壁厚不足1mm。

對管樣內壁進行觀察時發現，管樣內壁布滿棕紅色的腐蝕產物，但未見明顯的蝕坑和裂紋存在，如圖1所示。

圖1 送檢管樣

1.2 管線的材質分析

從管樣上切取塊狀樣品，依據相關標準，使用光譜儀等，對其材質進行化學分析。結果表明，管線的材質成分符合20鋼的標準要求（如表1所示）。

表1 管線材質的化學成分（wt%）

1.3 管線的金相分析

從管樣上切取金相樣品，經預磨、拋光、腐刻后，在顯微鏡下觀察分析，如圖2所示。

圖2 管樣的金相組織

管樣的外壁存在一定程度的腐蝕；管樣的內壁較為平整，但也有腐蝕產物呈層狀存在，且易于剝落；管壁的金相組織為鐵素體+珠光體。

1.4 管線的電鏡分析

使用掃描電鏡，對管樣的內壁和截面進行形貌觀察和元素成分能譜分析，如圖3所示。

圖3 管樣內壁的SEM+EDS

管樣的內壁布滿了疏松多孔的腐蝕產物。能譜分析表明，這些腐蝕產物主要由O、Si、S、Mn、F等元素構成，其中O、S、Fe的含量較高。

管樣內、外壁均有腐蝕產物層存在，管樣內壁的腐蝕產物層呈分層狀態，由成分不同的腐蝕產物構成。能譜分析表明，存在氧化物層和硫化物層，如圖4所示。管樣外壁的腐蝕產物雖有開裂、分層狀態，但均由氧化物構成，其中S（Cl）元素含量很少，如圖5所示。

圖5 管樣截面的BEM+EDS（外壁）

2 腐蝕原因分析

通過對凈洗油管線管樣的多項理化檢驗分析，認為該管線的減薄（穿孔）與管線內介質腐蝕、管線服役環境（溫度）和管線材質等因素有著密切的關系[1-5]。

（1）介質腐蝕

凈洗油（也稱洗滌油或減三線油）中均含有一定量的腐蝕性介質，主要是環烷酸和硫化物，在一定環境條件下會對裝置及管線等產生腐蝕作用；

（2）服役溫度

凈洗油管線服役溫度在350℃，此溫度為環烷酸和硫化物腐蝕最為嚴重的溫度區域。環烷酸腐蝕溫度區間為240～425℃，尤其在270～280℃和350～400℃腐蝕更為劇烈；高溫硫腐蝕在溫度超過240℃時就會產生，當溫度達到340～400℃ 時，S腐蝕最為嚴重。在凈洗油管線管樣內壁檢測到的腐蝕產物（FeS）等就是很好的例證；

（3）管線材質

凈洗油管線的材質為20鋼，其抗環烷酸和高溫硫腐蝕的能力是很低的，如圖6所示。

圖6 幾種材料的：（1）環烷酸腐蝕速率曲線；（2）高溫硫腐蝕速率曲線

綜上所述，凈洗油管線在高溫環境以及介質腐蝕作用下，管線內壁不斷地減薄直至最后穿孔泄漏。

3 結論與建議

3.1 結論

（1）凈洗油管線的材質成分符合20鋼的標準要求；

（2）凈洗油管線的金相組織為鐵素體+珠光體；

（3）凈洗油管線的減薄（穿孔）是管線內介質中的環烷酸和硫化物腐蝕作用的結果。

3.2 建議

（1）油品控制。在原油的采購和輸送過程中，應當綜合考慮設備和管道的承受能力，從源頭上控制原油中硫含量和酸值，盡量不超過設防值；

（2）材質升級。將凈洗油管線材質由原來的20鋼升級為1Cr5Mo或06Cr18Ni11Ti，提高其抗高溫硫腐蝕的能力；

（3）腐蝕監測。在凈洗油管線布置在線監測點，實時關注設備和管線的腐蝕情況。同時，對重點部位的管線開展材質分析工作，避免因材質選用不當而導致腐蝕加劇；

（4）注緩蝕劑。在凈洗油管線腐蝕較為嚴重的部位注入高溫緩蝕劑，可以減緩腐蝕[6]。