炼油化工企业管线设备腐蚀探析

炼油化工企业管线设备腐蚀探析

刘福强

大庆炼化公司黑龙江大庆163000

摘要：分析炼油化工生产中的腐蚀问题就要了解这些因素，从而正确判断出腐蚀机理和腐蚀类型，以便采取有效的防腐蚀措施。要想做好炼油化工管线、设备的防腐工作，要充分结合生产工艺、设备结构材质、生产工艺条件等等。合理的设计、选材，用正确的防腐方法及步骤，来抑制腐蚀的发生。

关键词：腐蚀；工艺介质；设备材质；防腐技术

引言：“腐蚀”对于各地炼油化工企业来说，都是一个不容忽视的重要问题。特别对于一些建厂早的炼厂而言，防腐工作更是重中之重，刻不容缓。腐蚀不但对正常生产造成经济损失，因腐蚀造成的设备设施的事故对员工的人身安全也带来了不同程度的危害，对环境也会造成破坏。开展防腐蚀工作，也随之成为现阶段相关部门单位所考虑的首要问题。

1.分析影响管线、设备腐蚀的因素

1.1材质因素

金属的稳定性，近似于金属的平衡电位值。电位值呈正，意味着其稳定性越高，代表其不易被腐蚀。相反则其稳定性就较低，抗腐蚀性很差。在工业管道上，金属材质的选用很少用纯金属，主要选用它们的合金。合金也分为单相和多相两类，化学组成不同，其耐腐蚀性也不相同。

单相合金组织均一，有耐腐金属加入，所以耐腐蚀性较高，如不锈钢、铝合金。多相合金存在化学和物理的不均匀性，接触电解液时具有不同的电位，一般来讲它的耐腐蚀性能要比单相合金要差，例如常用的铸铁。同时杂质的存在也会加速腐蚀，很纯的锌在纯盐酸中腐蚀就很小，但是它的工业产品则腐蚀很快。但是纯金属由于强度低、成本高，化工厂很少用。材质的选择要考虑到成本，以及外界因素的制约，例如管道设备内输送或承装的介质，以及环境因素。

1.2外界因素

1.2.1介质因素

介质的因素有多种，例如流速、温度、压力、PH值、成分以及浓度等等。当介质流速过大，会对管线设备造成强烈的冲击腐蚀，如炼油化工企业的冷却器及换热器管束入口受到的腐蚀就是冲蚀。

①介质浓度及成分的影响

很多管线在盐酸等非氧化性酸中，随浓度增加腐蚀加强；而在硝酸、浓硫酸等氧化性酸中随浓度增加，腐蚀速率有一个最高值，是因为当浓度继续增加到一定数值后，金属表面会生成一个保护膜，使腐蚀速率降低。

金属铁在稀释的碱液中，反应产物是铁的氢氧化物，不易溶解，对金属本体起到一个保护作用，反而减小腐蚀速率。如果介质碱液浓度增加或升温，则氢氧化物溶解，腐蚀速率便会增大。

②介质温度及压力对腐蚀的影响

通常情况下，金属管线设备随着温度、压力的升高，腐蚀加速。由于温度的升高，也提高了化学反应速度。再有随着温度、压力的升高，金属的钝化反应困难，金属表面不易生产起保护作用的钝化膜，腐蚀也会增加。

③PH值影响腐蚀

在管线、设备的腐蚀过程中，可以看作氢离子还原的过程，PH值变低也就是氢离子浓度增加。所以有利于氢离子还原这个过程的进行，从而加速金属的腐蚀。从另一个角度而言，PH值变化，也影响到金属表面保护膜的生成，或是溶解保护膜，加速腐蚀。

1.2.2环境因素

除了管线、设备介质因素的影响，环境因素也会给其带来不同程度的外部腐蚀。室内室外、埋地或架空、环境温度湿度等等，都影响这设备腐蚀。但是在实际生产过程中，环境是不可改变的，因此在考虑防腐时，应考虑到环境的变化情况。

实例分析一：

某化工厂一条输送97%浓度硫酸的碳钢管道，部分埋地管线穿过河塘湿润地区，介质流速低于0.6m/s。要求输送温度50℃，为保障温度，冬季投用蒸汽伴热。到了夏季发现架空部分腐蚀严重，需要更换管线；埋地部分挖掘出来后发现，腐蚀更加严重。

分析：经过检查发现，该管线伴热夏季忘记停运，介质温度超过了68℃；埋地管线采用沥青防腐蚀胶带作为防腐材料。

碳钢输送浓硫酸，是因为碳钢在浓硫酸中钝化产生保护膜。在温度20℃时腐蚀速率0.1mm/s，可认为是耐腐蚀材质；温度在50℃时腐蚀速率0.5mm/s，仍可以使用；而在温度60-70℃时腐蚀速率1.5-5mm/s，管线腐蚀迅速。埋地管线均采用沥青防腐蚀胶带作为防腐材料，在经过河塘底部湿润地带时，长期浸泡使得防腐蚀效果降低。

实例分析二：

某化工厂一条输送浓硫酸碳钢管道，介质原流速低于0.6m/s。为节省输送时间，安装了一台马力更大的泵，流速达到1.52m/s。结果不到一周发现管线腐蚀严重，需要更换管线。

分析：当管线的腐蚀性能依靠钝化保护膜来保护时，如果流速超过了临界值，便会破坏钝化膜。而钝化膜的修复能力有限，使得腐蚀加剧。

2.解决管线设备防腐的方法

分析了腐蚀的因素，结合上述因素并通过两个例子，说明了温度、环境、流速、介质浓度等因素对腐蚀的影响。解决、抑制腐蚀，需要正确的设计和选材，合理的防腐。这样才能更好的控制化工企业管线、设备腐蚀的速率。

2.1设计与选材

2.1.1合理设计

设计要结合设备应用的位置，选择防腐措施。局部腐蚀，如冲蚀、磨损腐蚀、电偶腐蚀、焊口腐蚀等有很大关系。考虑介质的腐蚀，只考虑需用应力和安全系数是不够的，要结合考虑环境对材质的影响。对于易腐蚀的管线、设备，还要考虑到其安装和检修的方便性。

结合环境、介质条件，正确的选材。介质的相态，溶液或气态介质的成分、浓度、操作温度压力等；混合介质的组成和杂质含量，不能忽视阴离子的存在；流动状态以及固态物造成的磨损；有无化学反应及反应产物的状况等等。

2.1.2选材原则

对于要求纯度较高的化工产品，材料的腐蚀物或被磨损下的颗粒，会与介质反应生成其它产物影响产品质量，这种材质就不能选择。了解设备的功能，对于不同功能的设备选材也不相同，换热设备既要有良好的耐腐蚀性，还要有良好的导热性。

炼油化工厂介质多具有腐蚀性，所以耐腐蚀性能材料的选择至关重要，选择应注意以下几点：

①针对具体介质的特定腐蚀性选择；

②全面腐蚀性与局部腐蚀性结合考虑，如不锈钢、铝合金等材料对局部腐蚀敏感的一些材料，局部腐蚀是评价管线是否耐腐蚀的主要依据；

③尽量避免异种材质焊接，如必须焊接，应考虑避免电位差较大的两种材质焊接；

④对于材质应用的环境，对金属物理性能也有不同的要求，如换热器材质考虑的导热性能；对于制作衬里的材料，还要考虑其线性膨胀系数；

⑤对于承受冲击的设备、构件，则需要考虑其韧性或脆性转变的温度。

2.2常用防腐方法

防腐方法大致可分为三大类，即选择耐腐蚀材料、环境及介质处理、相界及表面处理。

选择正确的防腐方法，结合单位面积的费用，做到经济防腐。一般来讲，费用方面按照以下顺序递增：缓蚀剂、有机涂层、无机涂层、有机涂层加阴极保护、金属覆盖层、金属加有机层、包覆层、复合材质、耐腐蚀材质、高强耐腐蚀材质。

3.结束语

管线设备腐蚀不可避免，如何让腐蚀得到抑制是所有炼油化工企业应该重视的问题。要做到经济环保，减少避免泄漏，就要求管线、设备要有更高的耐腐蚀性。让我们了解腐蚀，重视防腐，来达到各装置长周期运行的目的。

参考文献

[1]魏宝明.金属腐蚀理论及应用.北京化学工业出版社，1987

[2]吴阴顺，曹备.阴极保护和阳极保护.北京中国石化出版社，2007

[3]余小波.管线的腐蚀与防护方法探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2015（12）

[4]张雪明.埋地管线腐蚀检测技术与防护分析[J].石油和化工设备，2014（3）

作者简介：

姓名：刘福强

性别：男

民族：汉

籍贯：黑龙江省哈尔滨市

出生年月：19810713

文化程度：大学本科

现有职称：工程师

研究方向：设备腐蚀，地面工程