柴油線腐蝕失效分析

孫培尊

摘要：在石油煉化行業(yè)中，輸送工藝介質(zhì)的工業(yè)管道發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，工藝管線的失效直接影響著煉化生產(chǎn)鏈的順利流通。柴油線是輸送成品柴油的一種工藝管線，本文通過對(duì)柴油線的全面檢測(cè)，分析失效原因，有針對(duì)性的提出預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：柴油線；失效分析；孔蝕

1前言

克拉瑪依石化一聯(lián)合車間老柴油線2003年9月投用至今，實(shí)際運(yùn)行96個(gè)月，2011年8月委托進(jìn)行在線檢測(cè)，僅對(duì)RBI評(píng)價(jià)的高風(fēng)險(xiǎn)彎頭部分進(jìn)行了壁厚測(cè)定，未發(fā)現(xiàn)異常。9月份由于直管段發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，管線停工維修，為找出失效原因，對(duì)露點(diǎn)附近直管段截取1000mm做失效分析。該條管線為裸管，局部埋地，基本參數(shù)詳見表1。

表1 柴油線基本參數(shù)

2管線整體檢測(cè)

2.1宏觀檢查

整條管線宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)2段腐蝕嚴(yán)重區(qū)域（A段和B段），其中A段存在漏點(diǎn)，點(diǎn)腐蝕坑聚集于底部埋地管壁外表面，沿管線走向分布，有的腐蝕坑呈單個(gè)分布且較深，有的則比較集中且較淺，腐蝕產(chǎn)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，呈黑褐色，局部呈黃褐色。管壁頂部未見腐蝕坑。

2.2壁厚測(cè)定

通過超聲波測(cè)厚，A段腐蝕坑深度多為1.0mm～4.8mm范圍內(nèi)，腐蝕最嚴(yán)重處已腐蝕穿孔；B段腐蝕坑深度大多在2.5mm左右。若以腐蝕坑深度粗略計(jì)算該管線年平均腐蝕速率為0.6mm/a。整段管線管壁頂部壁厚5.8mm左右，為均勻腐蝕，且腐蝕輕微。

2.3腐蝕產(chǎn)物分析

取腐蝕坑產(chǎn)物，經(jīng)分析腐蝕產(chǎn)物的主要成份是三氧化二鐵(Fe2O3)，占92%以上，由此可知管線底部表面的腐蝕主要是氧腐蝕。

2.4管線內(nèi)壁檢查

對(duì)截取直管段解體，內(nèi)表面未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，由此判斷該條柴油管線屬于外部環(huán)境腐蝕失效。

2.5土壤分析

取管線埋地部位土壤化驗(yàn)分析，土壤偏堿性。

3腐蝕分析

從腐蝕形態(tài)看，該柴油線管段埋地面腐蝕嚴(yán)重，而管線裸露的表面以及整個(gè)內(nèi)表面腐蝕輕微。由腐蝕產(chǎn)物分析得知腐蝕后主要成份為Fe2O3，可以判斷柴油線表面的腐蝕是氧化腐蝕。而且從腐蝕形態(tài)、宏觀檢查及測(cè)厚結(jié)果和腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果看該管線孔蝕相當(dāng)嚴(yán)重。

3.1氧化腐蝕

氧化腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，其機(jī)理為：正常情況下，金屬表面存在一層鈍化保護(hù)膜，存在應(yīng)力集中的部位在拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生金屬滑移，破壞表面的鈍化保護(hù)膜，露出新的金屬表面。由于滑移臺(tái)階附近的滑移帶中堆集了大量位錯(cuò)，碳或合金元素在滑移帶上析出，使滑移臺(tái)階處金屬活化，形成電化學(xué)腐蝕的陽(yáng)極，鈍化保護(hù)膜未破壞區(qū)則成為陰極，即典型的大陰極小陽(yáng)極。由于該環(huán)境中土壤溶液富有極性，在極性分子的吸引下，陽(yáng)極Fe成為帶正電的鐵離子，放出的電子被水溶液中的溶解氧吸收還原成為OH -。陽(yáng)極的Fe不斷溶解，導(dǎo)致鋼管上逐漸出現(xiàn)坑洞，產(chǎn)生了腐蝕。腐蝕坑一旦形成，將以很快的速度擴(kuò)展。土壤溶液的溶解氧具有去極化作用，會(huì)使這一過程加劇，而去極化作用的強(qiáng)弱與含氧量多少有關(guān)，也就是說溶解氧的含量多少?zèng)Q定著腐蝕的強(qiáng)弱，且兩者成線性正比關(guān)系。

電極反應(yīng)如下：

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe - 2e = Fe2+

陰極反應(yīng)：2H2O + O2 + 4e = 4OH -

陽(yáng)極反應(yīng)生成的電子在電位差的作用下轉(zhuǎn)移到陰極，立即被溶解氧還原消耗掉，使陽(yáng)極鐵的溶解加快。

土壤中若附著氧較多，則Fe2+可以繼續(xù)氧化成Fe3+：

4Fe2+ +O2 + 2H2O = 4Fe3+ + 4OH -

OH -的生成促使環(huán)境土壤偏堿性。

3.2 孔蝕

在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，土壤中的無機(jī)鹽、堿雜質(zhì)等在管壁上聚集成垢，聚集物下面金屬溶解氧得不到補(bǔ)充而逐漸耗盡，還原反應(yīng)難以進(jìn)行，但金屬表面的陽(yáng)極溶解反應(yīng)還在繼續(xù)進(jìn)行，在溶液中產(chǎn)生了過量的Fe2+，在電場(chǎng)的作用下，加速了金屬溶解，逐漸形成孔蝕，這種現(xiàn)象未被抑制時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)腐蝕穿孔。

柴油線由于局部埋于土壤中，且該管線未有防腐層及其它防護(hù)措施，裸露部分溫度為常溫，埋地部分溫度較高。由于暴露在溫?zé)岬耐寥拉h(huán)境中，常年雨水侵蝕，使管線底部出現(xiàn)大量點(diǎn)腐蝕坑。

4整改措施

根據(jù)柴油線檢測(cè)結(jié)果，提出以下整改防范措施：

1．新管線設(shè)計(jì)中增加防腐蝕要求，建議表面涂防腐層，并加設(shè)陰極保護(hù)裝置以防止孔蝕。

2．使用過程中，應(yīng)注意確保管溝排水通暢，避免長(zhǎng)期積水使管線處于土壤溶液介質(zhì)中。

參考文獻(xiàn)

[1]《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程（試行）》，2003

[2]曹楚南《腐蝕電化學(xué)原理》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008

[3]魏寶明主編.金屬腐蝕理論及應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。