315 K VLCC“TENKI”船暴露區(qū)原油蒸汽加熱管線銹蝕分析及處理

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司， 江蘇 南通 226005)

我公司建造的315 K VLCC“TENKI”輪是當(dāng)時(shí)世界上惟一的可承運(yùn)重質(zhì)加溫原油(高流動(dòng)點(diǎn)原油)的超大型油船，船上裝備了先進(jìn)的原油加熱裝置，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離運(yùn)載高黏度石油。交船后3個(gè)月，發(fā)現(xiàn)原油加熱管線的不銹鋼管表面有銹斑全面覆蓋，1號(hào)貨艙附近原油蒸汽加熱管線排污支管中一支管有裂紋。經(jīng)查，主送氣管和回氣管表面都存在銹蝕現(xiàn)象。

1 原因分析

1.1 材質(zhì)化學(xué)成分缺陷

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)使用316L不銹鋼管材，牌號(hào)為0Cr17Ni14Mo2。因?yàn)槠淠臀g性、耐大氣腐蝕性和高溫蠕變強(qiáng)度特別好，可在嚴(yán)酷的條件下使用?？咕Ы绺g性優(yōu)，其化學(xué)成分見表1、2。分析認(rèn)為，材質(zhì)化學(xué)成分符合要求，材質(zhì)化學(xué)成分缺陷的可能性可以排除。

表1 316 L不銹鋼化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

表2 廠家交貨材質(zhì)化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

1.2 材料用錯(cuò)

因?yàn)榇瑥S現(xiàn)場(chǎng)材料非常多，可能管理上有疏漏或工人因疏忽拿錯(cuò)材料。譬如使用了其它類別的不銹鋼管。

材料取錯(cuò)的可能性不能完全排除。

1.3 與碳鋼件碰撞、摩擦造成表面劃傷

在現(xiàn)場(chǎng)加工過(guò)程中，有與其它碳鋼件碰撞、摩擦的可能性。而且，不銹鋼管表面似乎是有一些被摩擦的痕跡。如果是被其它碳鋼件碰撞、摩擦，會(huì)對(duì)鈍化膜造成損害，保護(hù)能力降低，易與化學(xué)介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)腐蝕而生銹。

因此被碳鋼件碰撞、摩擦引起銹蝕的可能性不能排除。

1.4 鐵質(zhì)粉塵附著

船廠現(xiàn)場(chǎng)打磨有不少鐵質(zhì)粉塵，鐵質(zhì)粉塵飄落并附著在不銹鋼管上，這種易生銹物質(zhì)的附著與腐蝕介質(zhì)形成原電池而產(chǎn)生電化學(xué)腐，產(chǎn)生浮銹[1]。

1.5 應(yīng)力腐蝕(SCC)

奧氏體不銹鋼管應(yīng)力腐蝕裂紋主要有兩種類型。一種是銳敏化(Cr的碳化物向晶界析出)引起的晶界型，另一種是氯化物引起的晶內(nèi)型。

銳敏化，就是在使用中或焊接施工時(shí)，當(dāng)以600～850 ℃的溫度加熱超過(guò)一定的時(shí)間，Cr的碳化物會(huì)沿著晶粒邊界析出，發(fā)生銳敏化，使得晶界的耐腐蝕性能下降，產(chǎn)生晶界型SCC。通常，可以通過(guò)使用限制C濃度的材料(L材)控制銳敏化。本船使用的是SUS316L，所以發(fā)生晶界型SCC的可能性比較低[2]。

氯化物引起的SCC，只有在腐蝕環(huán)境(應(yīng)力、溫度、含鹽質(zhì)量濃度高的水分)形成時(shí)才會(huì)發(fā)生。使用蒸汽時(shí)，焊縫部位雖然有焊接殘余應(yīng)力，但因?yàn)楣茏油獗砻娴臏囟瘸^(guò)100 ℃，水分蒸發(fā)了, 腐蝕環(huán)境不能形成，所以不會(huì)發(fā)生SCC。而在不用蒸汽時(shí)，管外表面的鹽分和水分共存，容易形成腐蝕環(huán)境，有可能發(fā)生SCC。

該船正式開始營(yíng)運(yùn)后，主要裝載高粘度油，在滿載航行過(guò)程中，連續(xù)向原油艙輸送蒸汽，管子表面不斷有海浪激起的海水飛濺，水分被迅速蒸發(fā)，留下鹽分，使用環(huán)境非常惡劣。

所以，應(yīng)力腐蝕的可能性不能排除。

1.6 銹蝕滲透

不銹鋼由于其特殊的金相組織和表面鈍化膜，使得它在一般情況下較難與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕，但并不是在任何條件下都不能被腐蝕。在腐蝕介質(zhì)和誘因(如劃傷等)存在的條件下，不銹鋼也能與腐蝕介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)被腐蝕，而且在一定條件下的腐蝕速度相當(dāng)快而產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，尤其是點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。

2 原因排查與處理

該原油蒸汽加熱管線的設(shè)計(jì)目的是將粘厚的油加熱，增加其流動(dòng)性，使之能順利流向目的油艙或油罐。一旦發(fā)生SCC裂紋，將會(huì)導(dǎo)致該管線不能正常工作，油艙的油不能被加溫，管內(nèi)的油會(huì)淤積、堵塞，后果非常嚴(yán)重。

M煤礦的職工安置工作歷時(shí)兩個(gè)月，主要采用分流安置、退休安置、內(nèi)部退養(yǎng)、解除（終止）勞動(dòng)合同四種安置方式。

接到船東的問(wèn)題報(bào)告后，公司迅速制作新管送船，并安排寄回舊管以便分析；同時(shí)做出預(yù)案，即一旦發(fā)生腐蝕穿孔或裂紋，首先對(duì)穿孔或裂紋部位采用耐蒸汽溫度的修補(bǔ)劑特氟龍或鐵水泥修補(bǔ)，然后進(jìn)行針對(duì)SCC進(jìn)行涂裝，再用管箍對(duì)修補(bǔ)部位進(jìn)行加固。

考慮到不銹鋼鋼管上附著有積鹽，一旦又有海水進(jìn)入，會(huì)產(chǎn)生含鹽量高的水分，形成易發(fā)生晶粒內(nèi)SCC的環(huán)境。為改變SCC發(fā)生的環(huán)境，先采用臨時(shí)措施，請(qǐng)船員及時(shí)沖洗管表面的鹽分。

除此之外，公司設(shè)計(jì)和售后服務(wù)人員組成專家組登船進(jìn)行調(diào)查。因船在碼頭卸油時(shí)需使用該管線，不能進(jìn)行PT檢查，只用放大鏡進(jìn)行外觀檢查。當(dāng)時(shí)看不出應(yīng)力腐蝕裂紋，認(rèn)為浮銹的可能性比較大。對(duì)發(fā)生裂紋的管子和有銹蝕的總管進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，支管材質(zhì)與圖紙要求不一致。圖紙要求使用SUS316L，而實(shí)際使用的卻是SUS304。

后經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)場(chǎng)材料使用中出現(xiàn)差錯(cuò)，錯(cuò)拿了SUS304。而SUS304管的裂紋為應(yīng)力腐蝕裂紋，此材質(zhì)不適用于該系統(tǒng)?？偣懿馁|(zhì)符合SUS316L標(biāo)準(zhǔn)，但發(fā)生了很細(xì)微的應(yīng)力腐蝕裂紋。

公司為該管線準(zhǔn)備了3個(gè)永久對(duì)策方案，供塢修時(shí)根據(jù)管線的實(shí)際情況選用。①鋼管+涂裝；②滲鋁管+Pipe Cover；③預(yù)防SCC發(fā)生的涂裝。

考慮所用的預(yù)防SCC的涂料是近年開發(fā)出的針對(duì)核能發(fā)電暴露蒸汽管的涂料，對(duì)預(yù)防SCC有效。涂料技術(shù)要求如下。

品名：SCC阻斷中溫用(厚度30 μm，涂2遍)+ PYROSIN SU#250A(30 μm,涂2遍)

開發(fā)背景：在四國(guó)電力的核能發(fā)電所，發(fā)生了原因在于SUS304的暴露蒸汽管包裹的聚乙烯帶的SCC，為解決該問(wèn)題而開發(fā)。

原理：先涂含吸收Cl離子成分的底漆(SCC阻斷)，然后涂上可以防止外部水侵入的面漆(PYROSIN)，阻斷鹽分和水分到達(dá)管表面，避免腐蝕環(huán)境的形成。

耐熱性：系有機(jī)硅涂料，在蒸汽管(190 ℃)上的附著性方面沒有問(wèn)題。

施工實(shí)績(jī)：經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后，2005年起開始使用電力的核能發(fā)電所SUS304暴露蒸汽管上。使用效果良好。

施工方法：打底處理為水洗，如果可以做簡(jiǎn)單的酸洗則更好。

SCC SHUT(底漆)凃2遍 +PYROSIN(面漆)涂2遍。

隨船對(duì)管線進(jìn)行PT檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的SCC征兆。鑒于此，與船東協(xié)商后，最終決定采用第三種方案：即實(shí)施預(yù)防SCC發(fā)生的涂裝。

在塢修時(shí)，對(duì)該管線進(jìn)行全面檢查，對(duì)整個(gè)管線中有銹蝕的部分進(jìn)行打磨、補(bǔ)焊、清理和清洗，PT檢查確認(rèn)，然后進(jìn)行預(yù)防SCC的涂裝施工處理。

3 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和對(duì)管材的分析，確認(rèn)發(fā)生裂紋的那根支管是由于材料用錯(cuò)了。而整個(gè)管線銹蝕的原因有現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中打磨產(chǎn)生的鐵質(zhì)粉塵

的附著引起的，也有運(yùn)輸、加工過(guò)程中吊裝師與其它碳鋼件之間的碰撞、摩擦導(dǎo)致鈍化膜受損引起的。細(xì)微的SCC裂紋是由于惡劣的使用環(huán)境造成的。施工完成沒有出現(xiàn)類似問(wèn)題，說(shuō)明施工效果是好的。

通過(guò)對(duì)“TENKI”船暴露區(qū)原油蒸汽加熱管線銹蝕問(wèn)題的原因分析與處理，發(fā)現(xiàn)了船舶建造過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足，這是需要反思的。

對(duì)于管子用錯(cuò)的問(wèn)題，需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)原材料的管理。經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)SUS管整根管材廠家在管子表面上都標(biāo)注了材質(zhì)，所以取錯(cuò)的可能性非常小。但是對(duì)于切斷的管材，廠家標(biāo)注了材質(zhì)的那部分有時(shí)候就沒有了。一般情況下，管工會(huì)在切斷后對(duì)需保管的材料在表面用記號(hào)筆寫上材質(zhì)。這次管材取錯(cuò)的原因是管徑太細(xì)，只有27.2 mm，寫上的字跡模糊，取材時(shí)看錯(cuò)了。為防止再發(fā)此類問(wèn)題可以考慮將SUS304和SUS316的保管材堆場(chǎng)分開；對(duì)SUS316的保管材在管端部涂色；檢查切斷材的材質(zhì)是否寫得很清晰，如果發(fā)現(xiàn)有不清晰的，要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行檢查，或者廢棄。

管子表面浮銹產(chǎn)生的主要原因在于與其它碳鋼件之間的碰撞、摩擦和打磨的鐵質(zhì)粉塵的附著，需要在建造現(xiàn)場(chǎng)、加工過(guò)程及運(yùn)輸過(guò)程中注意適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。