淺冷裝置壓力管道腐蝕原因分析及防腐措施

趙貴東（大慶油田天然氣分公司，黑龍江 大慶 163000）

淺冷裝置壓力管道腐蝕原因分析及防腐措施

趙貴東（大慶油田天然氣分公司，黑龍江 大慶 163000）

本文對目前淺冷裝置中在用的壓力管道腐蝕機理進行了詳細分析，根據(jù)生產(chǎn)實際提出適宜的防腐措施，為生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運行提供有力技術保障。

淺冷裝置；壓力管道；腐蝕；防腐措施

淺冷裝置運行期間涉及的介質(zhì)有天然氣、輕烴、氨、潤滑油等，在不同壓力等級下運行的壓力管道有數(shù)十公里之長。淺冷裝置易發(fā)生因壓力管道腐蝕穿孔而導致被迫停機，不同程度地影響了裝置生產(chǎn)。管線一旦發(fā)生砂眼滲漏導致帶壓介質(zhì)瞬間外泄，極易引發(fā)其它安全事故，且污染環(huán)境。

1 淺冷裝置中管線腐蝕特點分析

1.1 高壓天然氣管線

1.1.1 高壓低溫冷脆腐蝕

淺冷裝置中，當管道內(nèi)長期高速流動著低溫介質(zhì)時，使管線內(nèi)壁由韌性狀態(tài)慢慢變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，發(fā)生低溫脆性腐蝕。

1.1.2 二氧化碳帶來的電化腐蝕

二氧化碳作為油田伴生氣的組分之一通常含有一定的水，因此二氧化碳溶于水后與鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕[1-2]。

1.2 輕烴管線的腐蝕

1.2.1 典型的電化學腐蝕

輕烴在進入沉降罐前，其中的水分與管線內(nèi)壁接觸，形成H2S和HCL，反應生成不穩(wěn)定的硫化亞鐵，導致管線內(nèi)壁涂層被破壞。同時，管線材質(zhì)中的鐵可以與水發(fā)生簡單的氧化還原反應，生成鐵銹。

1.2.2 典型的低溫脆性腐蝕

由于輕烴在裝置中換熱前后溫差較大，在管線外壁產(chǎn)生典型的低溫脆性腐蝕。

1.3 液氨管線腐蝕

1.3.1 典型應力腐蝕，多發(fā)生在焊縫處

淺冷裝置中氨管線焊縫處鐵銹中含有一定量的硫化亞鐵，氨在高速高壓循環(huán)導致形成不穩(wěn)定的開裂形態(tài)，發(fā)生應力腐蝕。開裂擴大后，氨在裂縫中形成氨水混合物，與管線中的氨產(chǎn)生濃度差，形成電位差，發(fā)生電化學腐蝕。

1.4 清水管線的腐蝕

1.4.1 典型的電化學腐蝕

通過化驗發(fā)現(xiàn)水中成分主要包括硫、氮、氧、氯等非金屬元素以及鈉、鎂等金屬元素，還有泥沙。其中的硫元素易被還原生成H2S導致發(fā)生電化腐蝕。這是一個循環(huán)往復的電化學腐蝕過程。

1.4.2 層流現(xiàn)象對腐蝕的影響較大

水中雜質(zhì)多，甚至含有泥沙，導致水在管線中并不是以平行直通的方式前進，出現(xiàn)層流現(xiàn)象。層流狀態(tài)下運行，加劇了水流沖刷后帶動泥沙對管線的磨損，同時又為電化學腐蝕創(chuàng)造了環(huán)境。

1.5 乙二醇管線的腐蝕

乙二醇無色無臭、有甜味，可與水互溶。在淺冷裝置中乙二醇以水溶液狀態(tài)循環(huán)，乙二醇水溶液含羥基，其本身不穩(wěn)定容易酸化[3]。當乙二醇噴注在天然氣中會與氧元素接觸，這就會導致管壁表面逐步變粗糙，繼而呈現(xiàn)出麻點和針孔向深處發(fā)展，這便為電化腐蝕創(chuàng)造了極佳的條件。

2 淺冷裝置壓力管道防腐技術的改進措施

2.1 采用摻有特殊微量元素的合金鋼

為了克服管線內(nèi)壁上的電化學腐蝕，在材質(zhì)中添加鉻元素的方法來改變鋼材的性質(zhì)是一種有效的方法。鉻與侵蝕介質(zhì)中的氧作用，在無縫鋼管表面形成一層很薄的氧化膜，阻止無縫鋼管的基體進一步侵蝕。

2.2 改進現(xiàn)用的外防腐技術

目前裝置區(qū)在用的壓力管道多刷有工業(yè)油漆，并裝有保溫巖棉及鐵皮等，位置不便于安裝的使用玻璃絲布進行包裹。但這些處理方法缺點也很明顯。因此，要提高壓力管道外防腐效果，可以改善外用涂料的材質(zhì)。

2.2.1 選用富鋅樹脂防腐涂料

含有大量鋅粉的涂料稱為富鋅涂料。富鋅涂料包括無機和有機兩種類型。前者對金屬有極好的防銹和附著力作用，且在耐熱性、導電性、耐溶劑性方面都優(yōu)于后者。

2.2.2 選用高固體分防腐涂料

在普通防腐涂料中大約含40%的可揮發(fā)成分，降低其可揮發(fā)組分，提高涂料的固含量，將質(zhì)量固含量在80%或體積固含量在60%以上是涂料開發(fā)新的研究和發(fā)展方向。

2.3 采用新型的內(nèi)涂鍍層技術

管道內(nèi)涂層是解決輕烴集輸系統(tǒng)和工業(yè)供回水系統(tǒng)管道內(nèi)腐蝕問題的一種非常有效的措施。

2.3.1 環(huán)氧粉末涂敷技術

環(huán)氧粉末涂料具有黏度低、涂膜流平性好、外觀平整光滑、附著力強、涂膜硬度高、耐腐蝕性和耐化學品性能好、固化時沒有副產(chǎn)物、施工適應性好、利用率高等特點。

2.3.2 液體涂料技術

液體環(huán)氧涂料以環(huán)氧樹脂為主要成膜物質(zhì)，具有極強的附著力、優(yōu)異的耐蝕性和耐磨性以及良好的物理性能。管道內(nèi)表面液體環(huán)氧涂料可采用空氣噴涂、旋杯靜電噴涂和高壓無氣噴涂等涂敷方法。

2.4 管道內(nèi)壁加裝防腐襯里

管道內(nèi)設置防腐襯里也是防腐的有效做法。在淺冷裝置中，可以通過加裝防腐襯里的方法來提高管線使用壽命。

2.4.1 聚氯乙烯塑料襯里

聚氯乙烯，它具有質(zhì)量輕、電氣絕緣性好、化學穩(wěn)定性強的特點，更具有優(yōu)秀的耐磨性。很適合淺冷裝置部分大口徑天然氣管線內(nèi)部使用。

2.4.2 鍍鉛襯里

鉛作為工業(yè)用壓力管道的防腐襯里十分的合適，它具有化學惰性強，耐酸堿性強的，成本相對低廉的特點，很適合大量選用。

3 結(jié)語

通過現(xiàn)有的技術手段，對裝置區(qū)內(nèi)特殊工況下壓力管道進行檢驗，對可能出現(xiàn)問題的壓力管道提前掌握，有計劃的進行維修。

壓力管道防腐技術五花八門，可以從選材、外用涂層、內(nèi)用襯里等多種方式去提高管道的抗腐蝕性，認真分析腐蝕原因，結(jié)合裝置運行狀況，把這些技術綜合起來搭配選用，才能有效的提高壓力管道抗腐蝕性。

[1]占雙林，蘇靈君，蘇德光.二氧化碳對油氣田壓力容器的腐蝕與防護措施[J].全面腐蝕控制,2013(27)1:13-17.

[2]周琦,徐鴻麟,周毅，等.二氧化碳腐蝕研究進展[J].蘭州理工大學學報,2004（30）6：30-34.

[3]張海燕，寧英男，孫開友.天然氣乙二醇脫水系統(tǒng)監(jiān)測分析與防腐方案[J].腐蝕與防護，2005（26）12：518-520.