液堿管道腐蝕泄漏原因分析及處理方法分析

楚 震

（大慶油田工程建設有限公司油田工程事業部，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

在冬季溫度比較低的情況下，石油煉化裝置中液堿管道經常發生的故障之一就是泄漏，造成企業的生產過程中存在一定的安全隱患。因此我們想要有效的解決以上問題，就要找到液堿管道產生泄漏的主要原因，制定完善了液堿管道泄漏應急預案。通常情況下我們對出現泄漏的液堿管道采用及時補焊的方式，但是取得的效果不佳。在長時間的腐蝕情況下，液堿管道的管壁已經比較薄，焊接補漏比較困難[1]。最近的幾年中，隨著我國科技的不斷發生進步，一些新型復合材料在液堿管道中的應用有效的解決了以上問題。

1 堿脆

在工作拉應力與殘余拉應力的影響下，低碳鋼、低合金鋼與熱濃堿液發生反應后會發生腐蝕，嚴重的情況下出現斷裂等安全事故[2]。

1.1 堿脆產生因素

堿脆與其他應力腐蝕原理基本上是一樣的，是引發開裂、斷裂的主要因素，應力腐蝕斷裂產生的主要原因有以下幾個方面：

1.1.1 介質因素

堿脆的產生都是因為高溫濃堿液腐蝕產生的，高溫濃堿液的主要來源就是一些設備中的工作介質，例如生產或者使用過程中鍋爐、汽輪機葉輪中的介質，人工晶體生產過程中工作介質等。

1.1.2 力學因素

隨著應力的下降，低碳鋼堿脆斷裂的時間不斷增加，隨著腐蝕介質條件的不斷變化，以上曲線也是不斷變化的。腐蝕介質與應力在實際情況下很難區分，我們主要側重應力問題，以降低殘余應力達到目的[3]。

1.1.3 金屬因素

經過我們對金屬中的碳含量分析發現，含量在0.01%～0.25%范圍內，比較容易發生堿脆現象。液堿管道中碳含量在0.17%～0.24%范圍內，是發生堿脆的重要條件。

2 液堿管道腐蝕泄漏的原因

鋼的堿脆是引發液堿管道泄露的主要原因之一，液堿管道泄露主要發生的位置在三通、變徑、彎頭處。鋼的堿脆主要同時滿足以下三個條件，分別為氫氧化鈉溶液的濃度較高、溫度較高、應力拉伸。（1）腐蝕速度隨著堿液濃度的升高而加快，同時隨著溫度的升高，腐蝕速度也會增加，金屬表面逐漸的形成裂紋，裂紋中聚集大量的堿液，產生電化學腐蝕現象。金屬溫度小于46℃時，碳鋼不會發生腐蝕性開裂現象，而堿應力腐蝕開裂的發生一般會在堿濃度質量分數超過5%時，而如果堿濃度不超過5%開裂敏感性比較低；（2）拉應力與焊接應力是管道拉伸應力的重要組成，拉應力主要是管道受到外界外力的影響下，產生的反作用力；焊接應力主要是因為焊接過程中出現了局部熱量不均勻產生的，對熱輸入產生影響的因素種類比較多，主要包括制造因素、材料因素、結構因素等，以上因素都會造成焊接應力出現，產生焊接變形。在焊接溫度場中，決定熱源周圍金屬運動內拘束度的主要影響因素有熱膨脹系數、彈性模量等。熱源金屬的外拘束度主要受到制造因素、結構因素的影響。在焊接過程中，受到構件變形和內應力場的變化影響，會發生焊接瞬間應力與應變。焊接完成后，一些內應力與宏觀變化就會殘留在構件之中，產生焊接殘余變形和殘余應力。拉應力與內應力都可能是造成堿液應力腐蝕的拉伸應力；（3）在液堿介質中，碳鋼很容易發生應力腐蝕破裂，裂紋的形式主要為沿晶裂紋。

3 液堿管道腐蝕泄漏處理方法

3.1 常規方法缺陷

（1）采用補焊的方式對管道進行修補，需要我們注意的是，在焊接過程中避免因為焊接產生的較高熱量，對管道產生二次傷害，出現二次漏泄；

（2）利用卡具對管道泄露位置進行修補，打卡具的同時可能增加管道的外應力，腐蝕速度可能增加；

（3）更換新的管道，管道的更換需要提前將內部介質倒空，消耗大量的時間，原油管道內部運輸的腐蝕性介質可能對新管道的焊接質量產生影響。

3.2 碳納米聚合物復合材料在液堿管道泄漏上 應用

（1）隨著我國科技的不斷進步，在最近的幾年中，管道泄露修補過程碳納米聚合物復合材料的應用取得了一定的成績；（2）碳納米聚合物復合材料的主要成分為碳納米材料、環氧樹脂基聚合物、納米無機材料等在聚合作用的影響下形成的一種新型多組分復合材料。在擴散作用、相互作用、濕潤作用的影響下，材料之間形成較強的粘接力，達到快速修補管道的目的；（3）碳納米聚合物復合材料與傳統的材料相比較，主要的優勢有耐腐蝕性強、抗沖擊力強、抗磨損能力強、強度高、粘著力強等，在我國的各個領域中都有著廣泛的應用，可以實現表面處理、固化、配置修補劑、涂敷、加工等各種功能。

3.3 降低液堿管道溫度

（1）在冬季溫度較低的環境中，液堿管道需要使用蒸汽伴熱，而蒸汽伴熱的溫度能都達到100℃，容易引發安全事故，可能改進為熱水伴熱；（2）管道使用雙層保溫，在管道與伴熱管道之間增加隔熱層，外部設置保護層，滿足液堿管道工藝需求的同時，達到了保溫的目的。

3.4 降低管道焊接應力

（1）想要降低受熱塑性變形的影響，可以采用較小的焊接線能量；（2）根據實際情況，制定科學合理的焊接工藝順序，實現焊接應力的下降；（3）對焊接周圍區域及焊縫使用小錘敲擊，實現金屬晶粒之間應力的釋放，達到降低焊接應力的目的；（4）采用熱處理的方式降低殘余應力，經過我們的實際調查，焊接過程中，應力腐蝕主要是由于焊接殘余應力造成的，想要完全的消除焊接殘余應力，就要使用熱處理技術，降低焊縫的殘余應力及硬度值，延長管道的使用壽命，增加管道的耐應力腐蝕性能與力學性能。在熱處理完成后，對焊縫及熱影像區域內的硬度值進行檢測；（5）氬電聯焊焊接工藝在液堿管道中的應用取得的效果比較理想，全氬弧焊焊接在低壓管道中應用的比較普遍。

4 結語

經過以上的研究和分析發現，液堿管道常見的故障之一就是管道的泄露，管道一旦泄露就會引發安全事故，因此需要有關部門的高度重視。嚴格把控管道的安裝質量，配套相應的工藝，避免出現超溫、超壓等現象。堿液管道在出現泄漏時，比較常用補救措施就會使用碳納米聚合物復合材料進行修補，保障管道的正常工作運行，避免給企業帶來經濟損失。