污水沉降罐介質(zhì)腐蝕性分析

劉建發(fā)

（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163000）

1 污水沉降罐腐蝕現(xiàn)狀

污水沉降罐是油田采出液處理的重要設(shè)備，主要功能是通過(guò)沉降、混凝等實(shí)現(xiàn)油水分離，污水由進(jìn)水管線進(jìn)液，經(jīng)中心反應(yīng)筒后配水沉降，上部含水油經(jīng)收油裝置進(jìn)入收油管線，下部水進(jìn)入集水管重新進(jìn)入中心反應(yīng)筒后配水沉降，加熱盤(pán)管用于保持罐內(nèi)介質(zhì)溫度；調(diào)節(jié)水箱用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)部介質(zhì)液位。污水沉降罐日常運(yùn)行時(shí)上部有氣相空間。

隨著開(kāi)發(fā)深入和站場(chǎng)運(yùn)行年限增加，污水沉降罐腐蝕日趨嚴(yán)重[1]。截至2020年，某采油廠在役污水處理系統(tǒng)鋼制儲(chǔ)罐總計(jì)376座，其中運(yùn)行10年以上的儲(chǔ)罐214座，占比達(dá)55%以上。2015～2019年間，某采油廠有44座污水罐因腐蝕原因維修，占同期污水罐總量的11.7%，其中沉降罐維修占68%以上，主要維修部位為伴熱管線，更換率超過(guò)86.7%；水箱更換率為53.3%；重做內(nèi)防腐比例為46.7%；更換罐頂板2座、罐底板3座、更換部分底部罐壁或罐壁腐蝕貼鐵板7座。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示運(yùn)行年限超過(guò)10年后，維修量顯著增加。

2 污水沉降罐腐蝕性調(diào)查

在某采油廠選擇13座污水沉降罐，選用與罐材質(zhì)相同的Q235A試片，按照罐內(nèi)腐蝕環(huán)境的典型性，確定測(cè)試部位，罐內(nèi)典型的腐蝕環(huán)境包括罐上部氣相腐蝕環(huán)境和罐下部液相腐蝕環(huán)境。試驗(yàn)90天后取出試片，經(jīng)過(guò)酒精丙酮清洗，對(duì)試片進(jìn)行宏觀觀察和微觀分析，得出試片平均腐蝕速率；通過(guò)測(cè)量試片腐蝕坑深度，計(jì)算局部腐蝕速率。

2.1 污水處理系統(tǒng)儲(chǔ)罐不同部位介質(zhì)腐蝕性

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，一次沉降罐、二次沉降罐上部氣相介質(zhì)平均腐蝕速率均高于下部液相介質(zhì)，其中8座污水站沉降罐上部腐蝕速率達(dá)到嚴(yán)重腐蝕等級(jí)。

2.2 腐蝕因素分析

對(duì)沉降罐內(nèi)取出的試片進(jìn)行處理，以宏觀觀察結(jié)果為基礎(chǔ)，選擇腐蝕嚴(yán)重的試片進(jìn)行微觀形貌及微區(qū)成分分析[3]，初步判斷掛片腐蝕成因，為腐蝕措施的制定提供理論依據(jù)。

2.2.1 沉降罐上部腐蝕因素分析

污水沉降罐介質(zhì)腐蝕性超過(guò)嚴(yán)重腐蝕等級(jí)的儲(chǔ)罐，通過(guò)觀察污水沉降罐上部試片的宏觀腐蝕形貌可知，上部腐蝕特征為均勻腐蝕。對(duì)污水沉降罐上部介質(zhì)腐蝕產(chǎn)物成分進(jìn)行分析，主要產(chǎn)物有Fe3O4、Fe2O3、FeO、FeO（OH）（FeOOH）等鐵的氧化物，還有FeS、FeCO3等細(xì)菌腐蝕產(chǎn)物及少量的S8、CaCO3、SiO2等采出液中攜帶的雜質(zhì)等。綜合以上可知污水沉降罐上部主要腐蝕特征為均勻腐蝕，腐蝕產(chǎn)物較厚，腐蝕主要因素以氧腐蝕為主，細(xì)菌腐蝕為輔。

2.2.2 沉降罐下部腐蝕因素分析

污水沉降罐中下部介質(zhì)腐蝕性多數(shù)較輕，通過(guò)觀察污水沉降罐上部試片的宏觀腐蝕形貌可知，部分儲(chǔ)罐存在明顯的點(diǎn)腐蝕，或雖無(wú)腐蝕坑深，但宏觀形貌上已經(jīng)具有點(diǎn)腐蝕傾向。對(duì)沉降罐下部腐蝕產(chǎn)物化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，成分主要為FeS、FeCO3，部分罐有少量的Fe3O4、Fe2O3、FeO（OH）（FeOOH），同時(shí)還有少量的CaCO3、SiO2、CaSiO3、MgSiO3。綜合以上可知，沉降罐下部主要腐蝕特征為局部腐蝕，腐蝕主要因素為細(xì)菌腐蝕以及氧腐蝕。

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

污水沉降罐上部氣相介質(zhì)平均腐蝕速率高于下部液相介質(zhì)。

污水沉降罐上部主要腐蝕特征為均勻腐蝕，腐蝕產(chǎn)物較厚，腐蝕主要因素以氧腐蝕為主細(xì)菌腐蝕為輔。

污水沉降罐下部主要腐蝕特征為局部腐蝕，腐蝕主要因素以細(xì)菌腐蝕，氧腐蝕為輔。

投加殺菌劑可減少罐底部點(diǎn)腐蝕，但殺菌劑對(duì)抗鹽聚驅(qū)腐蝕性影響還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2 建議

（1）針對(duì)污水沉降罐內(nèi)部細(xì)菌腐蝕問(wèn)題，建議在污水工藝環(huán)節(jié)的始端加殺菌劑進(jìn)行滅菌處理。同時(shí)進(jìn)一步深化研究殺菌劑加藥點(diǎn)、加藥類型、加藥方式等對(duì)介質(zhì)腐蝕性的影響規(guī)律，建立有效抑制腐蝕的殺菌技術(shù)；

（2）由于污水沉降罐內(nèi)部上部介質(zhì)腐蝕較下部嚴(yán)重，建議加強(qiáng)嚴(yán)重腐蝕等級(jí)的污水沉降罐罐頂和水箱腐蝕監(jiān)測(cè)，每3～5年進(jìn)行一次涂層、壁厚減薄量、點(diǎn)蝕深度等腐蝕性能測(cè)試；

（3）部分沉降罐下部存在較嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕，建議按照“重點(diǎn)銹蝕部位加密布置，陽(yáng)極數(shù)量與保護(hù)面積成比例”原則增加底部犧牲陽(yáng)極[5]。