石油化工管道設(shè)計(jì)全生命周期內(nèi)的防腐蝕措施

李坤坤（天津辰鑫石化工程設(shè)計(jì)有限公司， 天津 300350）

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石油化工管道設(shè)計(jì)全生命周期內(nèi)的防腐蝕措施

李坤坤（天津辰鑫石化工程設(shè)計(jì)有限公司， 天津 300350）

摘要：在石油化工管道設(shè)計(jì)過程中，管道防腐蝕設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，本文通過對(duì)管道設(shè)計(jì)的不同階段提出防腐蝕要求，從而確保管道的安全運(yùn)行，并對(duì)造成管道腐蝕的因素進(jìn)行了分析，從而使管道設(shè)計(jì)人員提升自身對(duì)管道防腐蝕的認(rèn)識(shí)，以此提高設(shè)計(jì)人員的管道設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞：石油化工；管道設(shè)計(jì)；防腐蝕

防腐蝕設(shè)計(jì)在管道設(shè)計(jì)中占有重要地位。在石化行業(yè)，管道擔(dān)負(fù)著輸送高溫高壓、易燃易爆、有毒有害等介質(zhì)的任務(wù)，一旦泄露或破壞將導(dǎo)致直接的經(jīng)濟(jì)損失，并有可能導(dǎo)致中毒及爆炸等災(zāi)難性事故。腐蝕作為管道的主要失效模式，從管道的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)引起我們的高度重視，從而有效避免不必要的腐蝕問題，減少事故的發(fā)生。

1 依據(jù)不同腐蝕環(huán)境進(jìn)行合理選材

在項(xiàng)目的詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段，管道設(shè)計(jì)人員依據(jù)工藝專業(yè)提交的管道表編制管道材料等級(jí)表，在編制等級(jí)表的過程中，需依據(jù)輸送的不同介質(zhì)對(duì)管道進(jìn)行合理選材，SH/T3059-2012中6.3節(jié)簡(jiǎn)要介紹了腐蝕環(huán)境下的材料選用［1］，比如6.3.3規(guī)定“對(duì)于操作溫度等于或高于200℃時(shí)，介質(zhì)中含有氫氣的碳鋼及合金鋼管道，應(yīng)根據(jù)管道最高操作溫度加20℃～40℃的裕量和介質(zhì)中氫氣的分壓，參見規(guī)范附錄C中圖C.2 Nelson曲線選擇合適的抗氫鋼材。”再比如，各種牌號(hào)的鉻和鉻鎳不銹鋼對(duì)硝酸都有優(yōu)良的耐蝕性，對(duì)于70%以下的稀硝酸，適用溫度可到沸點(diǎn)上下。但應(yīng)堅(jiān)決杜絕“不銹鋼是萬能耐蝕材料”的觀點(diǎn)。例如［2］18/8鉻鎳不銹鋼，其在抗大氣腐蝕方面比碳鋼優(yōu)越，但對(duì)還原性酸（鹽酸、稀硫酸）與碳鋼的耐蝕性一樣差，而對(duì)于氯離子的應(yīng)力腐蝕破裂則遠(yuǎn)不及碳鋼。

確定管道材質(zhì)之后，依據(jù)腐蝕特性確定相應(yīng)等級(jí)下的腐蝕余量，并依據(jù)操作條件及介質(zhì)特性確定管道是否有消除應(yīng)力要求。

通過管材選取、確定腐蝕余量以及是否進(jìn)行應(yīng)力消除等一系列舉措，實(shí)現(xiàn)選材的防腐蝕設(shè)計(jì)。

2 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)不同的腐蝕機(jī)理，對(duì)管道進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，避免腐蝕結(jié)構(gòu)的存在。圖1是一個(gè)產(chǎn)生冷點(diǎn)的例子，由于a處的管托迅速散熱，使接觸管托的管壁成為冷點(diǎn)，從而產(chǎn)生腐蝕性強(qiáng)的冷凝液，造成管道在此點(diǎn)的腐蝕性破壞，如果管托用隔熱層包住（如b），就避免了此類腐蝕的發(fā)生。

圖1

圖2

管道專業(yè)作為詳細(xì)工程設(shè)計(jì)的主體專業(yè)，在會(huì)簽下游專業(yè)的圖紙時(shí)，例如設(shè)備圖紙，對(duì)于存在腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備，對(duì)于其底部的管口應(yīng)注意其結(jié)構(gòu)不能對(duì)設(shè)備及其管口造成積液腐蝕。如圖2所示。

3 管道外防腐設(shè)計(jì)

石油化工領(lǐng)域的管道外防腐，主要分為大氣腐蝕和土壤腐蝕，埋地管道所處的環(huán)境是引起腐蝕的外因，這些因素包括土壤類型、土壤電阻率、土壤含水量（濕度）、pH值、硫化物含量、氧化還原電位、雜散電流及干擾電流、微生物、植物根系等。針對(duì)以上原因應(yīng)采取對(duì)應(yīng)措施防止管道腐蝕，以下僅對(duì)管道防腐涂層進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

例如SH/T3022對(duì)大氣和土壤腐蝕進(jìn)行了防腐規(guī)定［3］。在涂料配套方案選擇前，需對(duì)腐蝕環(huán)境和工況條件進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)定的防護(hù)壽命，進(jìn)行涂料選擇與涂裝配套方案的設(shè)計(jì)，再根據(jù)腐蝕環(huán)境及底漆確定除銹等級(jí)。

3.1 涂料品種的選擇

防腐蝕涂料品種繁多，其性能和用途各有不同，正確選用對(duì)涂層的防蝕效果和使用壽命至關(guān)重要。選用時(shí)應(yīng)考慮。

⑴被涂物體表面材料性質(zhì) 如黑色金屬可選擇鐵紅、紅丹底漆，而紅丹底漆對(duì)鋁等有色金屬不僅不起保護(hù)作用，反而會(huì)起破壞作用。

⑵被涂物體的使用環(huán)境 防腐蝕涂料對(duì)環(huán)境針對(duì)性很強(qiáng)，要根據(jù)具體使用環(huán)境，如介質(zhì)的類型、濃度、溫度，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等因素來選用最適宜的涂料品種。

⑶施工條件 應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風(fēng)條件差的現(xiàn)場(chǎng)施工宜采用無溶劑或高固體份或水性防腐蝕涂料。在不具備烘烤干燥的現(xiàn)場(chǎng)只能選用自干型涂料。

⑷技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合效果 不僅要考慮技術(shù)性能是否優(yōu)異，還要考慮經(jīng)濟(jì)的合理性。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算時(shí)要將材料費(fèi)用、表面處理費(fèi)用、施工費(fèi)用、涂層性能及使用壽命、維修費(fèi)用等綜合考慮。

3.2 管道防腐的不可控因素分析

管道防腐的不可控因素除因管道、防腐涂料等的產(chǎn)品質(zhì)量問題外，還包括例如焊接、施工環(huán)境、施工技術(shù)水平等因素，因此，管道防腐是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要管道設(shè)計(jì)人員、施工人員進(jìn)行深入溝通，并依據(jù)外部條件合理選取施工方案，安排施工順序，確保管道防腐工程的安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

［1］左景伊，等.腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)，1995，（2）21.

［2］SH/T3059-2012.

［3］SH/T3022.