設(shè)備保溫下腐蝕機(jī)理探討及防控措施

楊琴 李增增（中石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠作業(yè)六區(qū)，陜西榆林718500）

設(shè)備保溫下腐蝕機(jī)理探討及防控措施

楊琴 李增增（中石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠作業(yè)六區(qū)，陜西榆林718500）

南11站脫水橇重沸器、南35站分離器積液包等設(shè)備采用內(nèi)側(cè)包扎保溫，外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)。由于受設(shè)備材質(zhì)、設(shè)備運(yùn)行工況及保溫結(jié)構(gòu)特性的影響，設(shè)備表面發(fā)生不同程度的腐蝕。為防治這種保溫下腐蝕，從設(shè)備運(yùn)行工況及保溫結(jié)構(gòu)特性角度出發(fā)對(duì)腐蝕機(jī)理進(jìn)行探討，并提出防控措施。

保溫結(jié)構(gòu)；腐蝕

作為天然氣開發(fā)企業(yè)，由于重視防腐治理，設(shè)備的內(nèi)防腐、輸送管線的外防腐成果顯著。然而，隨著設(shè)備使用年限的增加，設(shè)備的保溫下腐蝕問題日益突出。

1　設(shè)備運(yùn)行工況簡(jiǎn)介

1.1設(shè)備運(yùn)行工況

1.1.1南11站脫水橇重沸器

南11站脫水橇重沸器的運(yùn)行工況其材質(zhì)為SA～516～70N（美標(biāo)），其材質(zhì)與國(guó)內(nèi)SA516Gr70最為相近，主要元素含量是C、Mn、Si決定其性能。主要用于制作反應(yīng)器、換熱器、分離器、鍋爐等設(shè)備及構(gòu)件。其特性是滿足高含量硫化氫的油氣體的需要，降低硫化氫的腐蝕。

按重沸器設(shè)計(jì)運(yùn)行工藝要求，其運(yùn)行溫度在198～204℃。2012年6月至2013年6月月平均運(yùn)行溫度，看出該重沸器長(zhǎng)期未在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行。這是因?yàn)樵撜炯瘹饬可伲袝r(shí)全站未開井，脫水橇長(zhǎng)期低溫運(yùn)行或是處于卸醇停運(yùn)狀態(tài)，尤其是進(jìn)入2013年以來(lái)，脫水橇長(zhǎng)期停運(yùn)，重沸器溫度接近環(huán)境溫度。

1.1.2南35站分離器積液包

南35站分離器運(yùn)行工況其材質(zhì)為Q245R，材質(zhì)及應(yīng)用領(lǐng)域與SA516Gr70相近。其運(yùn)行溫度，在夏季時(shí)為20～30℃，冬季時(shí)，纏繞在積液包上的電伴熱帶投運(yùn)，其溫度在5～10℃間。

1.2環(huán)境簡(jiǎn)介

靖邊縣屬于半干旱內(nèi)陸性季風(fēng)氣候。春季多風(fēng)沙，夏季多雨，冬季低濕、寒冷、降水稀少。年平均降水量395.4mm，年平均氣溫?cái)z氏8℃。

2　保溫結(jié)構(gòu)特性

保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于材料內(nèi)所含空氣泡或空氣層的大小及其分布狀態(tài)，與保溫材料的固體性質(zhì)的關(guān)系小。水分的增加、溫度的升高也會(huì)使導(dǎo)熱系數(shù)增大。所選用的硅酸鹽保溫板內(nèi)部含較多不流動(dòng)的單獨(dú)氣泡和氣層。

南35站在拆卸硅酸鹽保溫板時(shí)，發(fā)現(xiàn)硅酸鹽保溫板明顯加重，甚至可以擠出水。這說(shuō)明這種硅酸鹽保溫板的吸濕率較高，水分容易進(jìn)入保溫板中。

2.1外層包裹不銹鋼鐵皮

當(dāng)降雨或是空氣潮濕時(shí)，外界水分及空氣通過不銹鋼鐵皮嚙合處和不銹鋼鉚釘孔進(jìn)入硅酸鹽保溫板中。由于這種硅酸鹽保溫板吸濕率較高，加上設(shè)備運(yùn)行溫度長(zhǎng)期低于40℃，同時(shí)外層包裹有不銹鋼鐵皮，形成相對(duì)密閉的系統(tǒng)，造成水分和空氣在硅酸鹽保溫板中儲(chǔ)存，水分進(jìn)入快，散發(fā)慢。

2.2外層包裹玻璃絲布的保溫結(jié)構(gòu)

當(dāng)降雨或是空氣潮濕時(shí)，外側(cè)噴涂的銀粉漆及包裹的油毛氈能防止部分水分的入侵；當(dāng)設(shè)備運(yùn)行溫度上升，外界干燥時(shí)，水分能通過油毛氈?jǐn)U散至外界空氣中，水分進(jìn)入快，散發(fā)快。

2.3可拆卸一體式保溫結(jié)構(gòu)

當(dāng)降雨或是空氣潮濕時(shí)，外界水分及空氣通過縫制的針眼進(jìn)入保溫層中，會(huì)破壞保溫層的特性。由于該結(jié)構(gòu)保溫層較薄，在安裝和拆卸時(shí)需輕緩操作，不能踩踏和帶鉤刺的物體接觸，否則易刺破保溫套。

3　腐蝕類型

3.1腐蝕機(jī)理

通過設(shè)備運(yùn)行工況及保溫結(jié)構(gòu)分析得知，對(duì)于外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)，當(dāng)外界水分進(jìn)入保溫層中，易形成高濕度的環(huán)境。

3.1.1金屬化學(xué)成分不均勻

在這種中性的潮濕環(huán)境中，當(dāng)管壁吸附有水膜，且氧氣溶解其中時(shí)，由于管壁表面不均勻或含雜質(zhì)，在管壁表面形成無(wú)數(shù)微電池，發(fā)生吸氧腐蝕。

當(dāng)保溫層中水分含量高到能聯(lián)通管壁與外層包裹的不銹鋼鐵皮時(shí)，在管壁及不銹鋼鐵皮間形成回路，形成無(wú)數(shù)微電池，使管壁不斷被腐蝕。

3.1.2氧氣濃度差

由于重力的影響，保溫層的下部含水率高于上部含水率，造成保溫層上下部分氧氣的充足程度不同而形成氧氣濃度差。在這種氧濃差的環(huán)境下發(fā)生氧濃度差腐蝕，南35站分離器積液包底部腐蝕較上部腐蝕更明顯就是這個(gè)道理。

3.2腐蝕類型～～吸氧腐蝕

陽(yáng)極：Fe→Fe2++2e陰極：O2+2H2O+4e→40H～

在水中：Fe2+2OH～→Fe（OH）2Fe（OH）2+02+H20→Fe（OH）3

3.3保溫結(jié)構(gòu)腐蝕特性差異

通過以上分析得知，引起保溫下腐蝕的主要影響因素是金屬化學(xué)成分不均勻、水分的入侵及儲(chǔ)存。由于外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)水分進(jìn)入快，散發(fā)慢，在管壁及不銹鋼鐵皮間存在金屬差異；外層包裹玻璃絲布的保溫結(jié)構(gòu)水分進(jìn)入快，散發(fā)快，管壁及不銹鋼鐵皮間無(wú)金屬差異。所以外層包裹玻璃絲布的保溫結(jié)構(gòu)較外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)更不易發(fā)生腐蝕。

4　防控措施

從腐蝕涂層角度出發(fā)可采取：

（1）設(shè)備表面除銹處理后，進(jìn)行電化學(xué)保護(hù)；

（2）增加防腐涂層厚度，減少涂層針孔。

從保溫結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備腐蝕的影響角度出發(fā)可采取：

（1）在包裹不銹鋼鐵皮時(shí)保證質(zhì)量，以保證密封性；

（2）采用其他保溫結(jié)構(gòu)，如外層包裹玻璃絲布結(jié)構(gòu)；

（3）將不同的保溫結(jié)構(gòu)綜合利用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，如在可拆卸一體式保溫結(jié)構(gòu)外層可包裹玻璃絲布，以達(dá)到保護(hù)和防腐保溫的效果。

5　結(jié)語(yǔ)

外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)特性易引起管壁發(fā)生吸氧腐蝕。為減小外層包裹不銹鋼鐵皮的保溫結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備的腐蝕，建議定期對(duì)選用這種保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)備（如加熱爐）進(jìn)行檢查、防腐處理。

楊琴（1986-）女，漢，湖北荊門人，助理工程師，主要從事天然氣開發(fā)工作。