油氣分離器的腐蝕與保護

張志高

（中原油田采油三廠 工程監督站，山東 莘縣 252429）

0 前言

油氣分離器是原油集輸、計量的關鍵設備。目前，油氣分離器保溫材料大部分為巖棉板或超細玻璃棉，外保護層為水泥石棉灰。由于受人為因素的破壞，以及高溫、強光的影響使外保護層破裂、龜裂。表現為水泥石棉灰保護層成片脫落，保溫層完全暴露在外，使分離器外壁腐蝕加快。約使用不到8年，壁板開始穿孔。從表面腐蝕情況看，凹狀銹蝕約3～5mm 腐蝕麻面，既縮短了設備的使用壽命，又造成了安全事故隱患。

1 腐蝕狀況研究

分離器保溫材料為巖棉板或超細玻璃棉，這些材料由礦物質煅燒加工合成。由于礦物質含有大量的無機鹽，經過處理后制成的保溫材料，仍含有氯化物、氟化物、硫化物等無機成分。這些成分與大氣接觸時，吸收水分部分形成電解液，使金屬表面腐蝕。其原因如下：

1.1 由于保溫材料中含有吸水性物質

如K2O、Na2O 等與空氣中水分子發生化學凝聚作用，吸收大量的水分，又因該材料中可溶鹽的存在也會使保溫材料中的凝聚作用加強。水的吸附和凝聚使保溫材料潮濕使金屬表面形成水膜。可溶的無機鹽使水膜變成強的電解溶液，為金屬的電化學腐蝕創造了必要的條件。經檢測：玻璃棉本身含CI-濃度為1500mg/L。

1.2 電化學腐蝕的過程

由于保溫材料的覆蓋，保護層密實度的不同，完好處氧的供給少，形成缺氧區，而保溫材料破損的部位（腐蝕嚴重的部位）氧的供給充足，這樣在兩個靠近的區域（又連續的電解質液膜）形成氧濃差電池，構成了電化學腐蝕[1]。

腐蝕的必要條件是氧和水的存在。氧可以使水中的的低價鐵氧化成高價鐵。氧腐蝕的的反應通式是：

陽極反應：Fe→Fe2++2e

陰極反應：2/LO2+H2O+2e→2OH－

腐蝕產物：Fe2++2OH－→Fe(OH)2

Fe(OH)2+O2→Fe2O3、H2O

氧在金屬表面上同金屬接觸，富氧區為陰極，貧氧區成為陽極。金屬表面受到腐蝕，并產生銹垢。主要成分包括：碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫化鋇及垢污泥等在鋼鐵表面的沉積。由于金屬表面有電解溶液的存在，使水的導電率很大，使得鋼鐵表面不可能形成致密的垢或腐蝕產物的保護層。并且這些垢質含有如FeS、FeO、Fe2O3、FeCO3、CaCO3、CaSO4、MgCO3等均比鐵的電位高，形成電偶電池，從而引起垢下腐蝕。另外，介質中的氧含量，硫化氫含量、二氧化碳含量、硫酸鹽還原菌的的生長繁殖等因素，促進了垢下腐蝕的進度。所以垢下腐蝕是一種綜合性腐蝕。當分離器保護層受到破壞后，金屬表面就極易形成電解液，使金屬表面在電化學的腐蝕下，形成穿孔、點蝕等狀況。

2 保護措施

分離器外壁的腐蝕，主要是因為保護層破損，石棉板、細玻璃棉吸水而造成。所以在選用合適的外涂料層的同時，選擇無機成分較少的保溫材料，可有效地遏制腐蝕，保護好分離器的外壁。對設備外涂層的選擇，應堅持金屬表面與大氣層完全隔離開來，不能在金屬表面形成電化學腐蝕的條件。這樣可以達到預防腐蝕的作用。目前分離器表面涂覆醇酸涂料或氯璜化聚乙烯涂料，由于涂層的透氣性，腐蝕物質會透過涂層在金屬表面擴展，破壞涂料與金屬表面的粘結力，導致漆膜破壞，使漆膜與基體的結合強度下降，出現漆膜剝離或鼓泡。為了消除這種現象的發生，需選用以下材料較為合適。

2.1 環氧玻璃鋼涂層

因環氧玻璃鋼是純有機成分組成，含有脂烴基、醚基及既活潑的環氧基，所以粘合能力強，又不親水。另外環氧樹脂中具有上述多種極性集團，尤其是環氧基可以與玻璃纖維表面生成化學鍵。這樣使玻璃纖維有良好的清潤性和粘結力。另外環氧樹脂有良好的耐腐蝕性能，在固化后的環氧樹脂中，行有穩定的苯環和醚鍵以及脂肪烴基，可以耐烯酸、稀堿的腐蝕，提高了原普通底漆的抗腐蝕能力，從而提高了涂層的使用壽命。

2.2 環氧玻璃鋼鱗片涂料

環氧玻璃鋼鱗片的特點是：在鱗片樹脂層中，極薄的玻璃鱗片基本上是平行重疊排列，當保護層達到0.45mm時，平行排列的鱗片就有幾百層，對介質的滲入構成很多的屏障，有效的阻止了介質的擴散滲入。另外玻璃鱗片不連續地存在于樹脂中，使收縮力大大減少，圖層的抗裂性能也好。這就是鱗片樹脂層結構較之傳統防腐蝕涂層有較大提高，對金屬表面的保護相應更強。

3 保溫材料的選用

常規的保溫材料如巖棉板或超細玻璃棉有較多無機成分，并材料的親水性能較強。近幾年推廣的的幾種新型材料可彌補此項不足，達到了抗腐蝕的目的。

3.1 聚氨酯泡沫材料

難燃型低密度聚氨酯泡沫板材導電系數低、重量輕，特別是吸水率與其他材料相比是最低的，導熱系數基本本上是一常數，隨時間的延長變化較小，并有良好的韌性和塑性。在潮濕的情況才酸成分不易生成；特別是在金屬表面發泡，粘結能力強，阻止空氣中的水分接觸到金屬表面形成電解液，既達到了保溫的效果，有起到了防腐的作用。

3.2 聚乙烯泡沫材料

目前聚乙烯泡沫材料較高使用溫度為70～85℃，較聚氨酯泡沫100～150℃使用溫度低，但材料中所含的酸值、水解氯、粘度等性能與聚氨酯泡沫相差無幾，并且具有價格便宜、來源廣泛、加工成型性能好、機械強度高及耐各種介質腐蝕性能強等特點。因此，聚乙烯泡沫可以勇于計量站分離器的豹保溫。

4 結論

總結以上分離器防腐涂料層，保溫層各材料的優缺點，本著減少腐蝕，提高設備使用壽命宗旨，得出以下結論：

4.1 分離器金屬表層保護材料的選用

在設計階段應優先選擇環氧玻璃鋼涂料或環氧玻璃鋼鱗片涂料。這樣使防腐涂料與金屬表面高強度粘合，有效防止空氣中水分進入涂層與金屬表面結合，避免電解液的形成，有效地防止電化學腐蝕。特別是玻璃鋼鱗片有韌性好、硬度高、抗老化、不易破碎等特點優于氯璜化聚乙烯材料。

4.2 分離器的保溫材料的選用

應采用聚氨酯、聚乙烯泡沫材料，這樣可以克服細玻璃棉或巖棉板含有無機成分的缺陷；增加了保溫材料的的抗腐蝕能力。

以上優選出的分離器外壁保護層、保溫層材料可減緩金屬外表的腐蝕速度，對提高設備使用壽命有良好作用。

［1］化學工業部化工機械研究院，主編.腐蝕與保護手冊[S].北京：化學工業出版社，1995.