石油化工设备常见腐蚀问题及防腐蚀措施

石油化工设备常见腐蚀问题及防腐蚀措施

张磊

陕西宇泰建筑设计有限公司 陕西西安 710065

【摘要】对于石油化工生产企业来说，由于介质特殊性，构成设备的金属材料产生腐蚀情况难以避免。为了保障企业安全生产，石化企业需要根据工艺流程与生产条件，分析腐蚀成因，经济性优选材料，采取合理有效的防腐蚀措施和技术，提高设备防腐性能。构建防腐管理监测制度体系，配合安全教育，提升所有工作人员思想觉悟，做好日常设备防腐蚀管理，保障企业生产正常安全运行。

【关键词】石油化工设备；腐蚀成因；防腐蚀措施

【引言】能源、材料和信息技术是现代文明的三大支柱，人类社会文明进步与材料发展息息相关。材料在使用环境中的三种基本失效形式为断裂、磨损和腐蚀，但归根到底，断裂和磨损又都是腐蚀的不同形态。据估计，全世界每年因为腐蚀报废的钢铁产品约占年产量的8%～12%，由于金属腐蚀引起的直接经济损失约占国民经济总产值的2%～4%，可见腐蚀造成的经济损失数额十分惊人。由于石化设备一般采用钢铁等金属材料制成，在客观运行环境下，很难避免出现腐蚀问题。腐蚀会直接影响到石化设备性能和功能，腐蚀会造成跑、冒、滴、漏、穿孔等异常现象，缩短设备使用寿命，泄漏石油介质，污染公共环境，严重的甚至发生中毒、火灾、爆炸等恶性事故。为了保障石化企业生产安全稳定运行，必须重视石化设备的防腐问题，切实提高设备防腐能力，预防或减少腐蚀破坏，保障企业生产正常安全运行。

1. 浅析设备腐蚀成因

设备金属材料腐蚀的类型和分类方法众多，随着介质和材料的更新发展，腐蚀类型也在不断增加。根据腐蚀机理不同分类，有化学腐蚀、电化学腐蚀、生物腐蚀、物理腐蚀四大类，其中化学腐蚀是指金属与腐蚀介质直接发生化学反应而发生的腐蚀，是金属腐蚀的普遍现象，它所造成的危害和损失也相对严重。而电化学腐蚀是指金属与周围介质发生化学反应而引起破坏且伴有净电流产生的腐蚀。

根据金属腐蚀的破坏形态划分，腐蚀分为全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀三种情况。全面腐蚀常见的有失泽、氧化腐蚀、电偶腐蚀、材料减薄等形式；局部腐蚀常见的有点蚀、局部磨损、缝隙、穿孔腐蚀等现象；应力腐蚀包括应力开裂腐蚀、氢致开裂、疲劳腐蚀、磨损腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀等多种腐蚀形态。石化设备腐蚀成因复杂，往往是多种腐蚀复合形成，很少单一出现。由于应力开裂腐蚀、氢致开裂具有突发性，常常造成突发性灾难事故，其危害性最大。而全面腐蚀、疲劳腐蚀、点蚀腐蚀是最常见腐蚀形式，可在设备检查保养中提前预警解决。

石化设备生产环境复杂多样，比如金属与工业介质中酸、碱、盐溶液直接接触而发生化学腐蚀现象，而在自然潮湿环境中接触的大气、土壤、海水、微生物也发生金属腐蚀现象，在高温气体中会产生高温氧化腐蚀。例如，冷却系统冷凝器设备的腐蚀，在没有防腐层保护情况下，材料中的碳钢腐蚀率可达到2mm/a，是最常见的化学腐蚀；再如油田注水设备中，钢管在环氧富锌漆涂层保护情况下，碳钢材料的腐蚀率可降低到0.067mm/a以下。

2. 分析石化设备腐蚀问题

2.1设备材料抗腐蚀能力差

在设备制造的过程中，如果所用材料材质不达标，选材不合理、加工技术局限、制造缺陷，就会影响到设备的使用效果。石化设备如果抗腐蚀能力差，在制备、运输和存储石化物料过程中、在生产接触化工原料介质过程中、在生产添加药剂使用过程中，设备难免出现了各种腐蚀情况，致设备材料抗腐蚀能力变，从而造成设备故障隐患。

2.2设备接触腐蚀介质易产生腐蚀

在石化企业生产过程中会遇到不同的化工材料，可能具有活性、挥发性、易燃易爆、有毒有害等特性，有时生产过程中还要添加各种化学药剂。这些材料介质与设备接触过程中，如果有制造缺陷、焊缝、局部磨损等材料薄弱处，就会产生点蚀、裂缝、刺漏等腐蚀现象。管道输送原油过程中，由于原油中含有部分污水，污水中含有少量的氯化钙、硫、盐等成分，浓度积聚至一定程度时，就会在特定温度、压力环境下出现水解现象，产生盐酸、硫化氢，这些物质作用于储油罐、管线、阀门，会造成局部腐蚀，轻者造成腐蚀泄露，重者使储油罐、管线强度降低，造成设备穿孔现象。化工设备中的原油在受热后温度升高，体积膨胀，造成输油管道压力增高，如果设备和管道存在点蚀、磨损腐蚀情况，在应力作用下会导致设备和管件产生应力开裂，引起原油泄漏，严重的会引发火灾、爆炸事故。

2.3设备管理缺陷造成腐蚀危害

管理缺陷的情况如操作人员失职或误操作、关错阀门造成流程错误，致使设备管线应力突然超压；化工设备阀门未关或未关严、造成化工原料泄漏，供料不足时化工机泵空转，造成设备高温磨损；由于设备和机泵本身已出现点蚀、裂纹、法兰密封不好现象，而工作人员未能及时发现，致设备产生裂缝、刺漏等腐蚀现象，从而造成油气泄漏。

2.4金属耐蚀性分类

金属材料的耐蚀性一般用腐蚀深度表达，金属的腐蚀深度或构件腐蚀变薄直接影响到部件的使用寿命，因此用腐蚀深度表征腐蚀程度具有实际操作意义。金属的腐蚀深度变化率一般用年腐蚀深度表示：

金属耐蚀性3级标准分类表

由于腐蚀深度与金属的密度成反比，适当增加金属构件的厚度能提高材料耐腐蚀性。

3. 探讨石化设备防腐措施

分析石化设备腐蚀情况十分复杂，设备制造、使用环境、介质条件、化工材料等都直接或间接影响到设备腐蚀程度。因此根据需要使用不同的防腐措施，才能提高设备防腐性能。

3.1优选设备材料，保障石化设备材料与企业生产防腐要求相一致

按照石化生产过程中的工艺情况、生产环境，严格遵循国家相关标准规范的规定，合理评估设备材料综合性能及防腐蚀性能。在材料上选择具有抗腐蚀性能良好的金属材料，或配合一定的防腐蚀措施。比如油罐内加热盘管选用L316不锈钢材质能大大减少点蚀穿孔情况；制造储油罐选用Q235B钢材，罐体内壁、外壁采用不同的防腐蚀涂层保护，既能提高设备的使用强度，还是减少投资。近年来大量使用的非金属材料，如环氧玻璃钢罐、玻璃钢管道、柔性复合管、PPR管、U-PVC管等新型复合材料，能彻底解决材料的耐腐蚀性。

3.2创新生产技术，合理使用防腐涂层

在石化生产过程中，设备的防腐工作必须从设计环节就开始切入，提高设备防腐蚀性能。必须按照设备要求和使用介质分析腐蚀成因，设计合理造材，选择经济合理的防腐措施和防腐涂层，有针对性地提高材料防腐性能，尽可能减少设备腐蚀速率。例如目前石化工程中常用的几种防腐涂层措施：

1. 地上不保温设备和管道外壁涂层：采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氯化橡胶面漆防腐层保护；

2. 化工介质腐蚀性强烈的设备内壁涂层：采用环氧树脂玻璃钢特加强级结构防腐；

3. 化工介质腐蚀性一般的设备内壁涂层：采用环氧玻璃鳞片底漆+面漆加强级结构防腐；

4. 埋地管道受土壤侵蚀影响大，管道外壁防腐层：选用环氧粉末加强级结构；

5. 保温设备和管道外壁涂层：采用环氧富锌底漆防腐层+保温防护层，防腐经济性良好；

6. 伴热管道、加热盘管外壁涂层：采用无机富锌底漆+有机硅耐热面漆防腐层保护。

科学选择设备防腐涂层，可以让涂料拥有稳定的化学性能，防止设备材料和介质、空气发生反应，涂料必须具有粘接性好、化学稳定性好、性能稳定、耐候性强、经济可行等特点。

3.3 做好设备管理制度，增强工作人员防腐能力和意识

应重视设备的防腐蚀问题管理工作，提高工作人员防腐能力和意识。有必要按照生产部门装置、工艺条件、技术文件、设备操作方法、设备管理规范工作要求，指导工作人员操作，防止人为因素影响而导致的腐蚀问题。企业也可以将员工的绩效考核同防腐检查挂钩，落实到考核指标要求当中，提升所有工作人员的工作责任心与防腐意识。当所有岗位工作人员、都能拥有强烈防腐意识，才可以更谨慎的管理生产设备，保障生产安全性。

3.4构建防腐监测制度体系，强化防腐工作的准确性

在制备石化设备阶段，优选市场口碑信誉良好的厂商，按照设计文件规定，采购设备材料要符合设计要求，具有材质证明书、质量合格证，且通过检测验收合格，确保石化设备的材料与企业生产要求相匹配。

在设备正常使用生产运营阶段，按照石化生产规模与工艺特征，严格监测腐蚀性介质参数情况，定期展开科学分析讨论。为了有效控制石化设备的腐蚀问题，需要设备与企业的管理部门，按照介质生产流程的腐蚀情况，经常展开设备腐蚀问题检查。将设备腐蚀监测分项纳入企业管理体系，实时监控设备腐蚀深度，定期记录好腐蚀数据，科学评价设备腐蚀程度，提高防腐工作准确性，为设备检修提供第一手资料。对于生产系统中的易磨损腐蚀部位，也记录好设备台账的腐蚀情况，包括易损件、备件数量，定期检查更换易损件。

4 结束语

综上所述，对于石化生产企业来说，设备的腐蚀情况直接影响到设备性能和使用情况，因此设备腐蚀管理工作十分重要。如果设备出现腐蚀破坏问题，直接影响设备使用寿命和生产运行，可见研究石化设备的腐蚀问题，具有现实意义。

参考文献

[1]张峰铭,王川.石油化工管道防腐技术研究[J].化工管理,2020,(06):143.

[2]姜万军.石油化工装置埋地管道的防腐蚀[J].石油化工腐蚀与防护,2019,36(01):18-20.

[3]张楠.石油化工设备硫化物腐蚀及防护措施研究[J].石化技术,2018,25(05):86.