加氫裝置碳四進(jìn)料線彎頭泄漏及對(duì)策

葛 晶，馮忠亮，郝 南

(1.中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714;2.中國(guó)石油大慶石化公司化工二廠，黑龍江 大慶 163714)

某石化公司一套加氫裝置于1986 年6 月建成投產(chǎn)。某一天，裝置操作人員在巡檢中發(fā)現(xiàn)C4進(jìn)料線調(diào)節(jié)閥與原料汽化罐之間管線彎頭及管托處保溫鐵皮外附著白霜，初步判斷為混合C4 泄漏，停止裝置進(jìn)料，管線泄壓后拆開保溫檢查確認(rèn)是彎頭處發(fā)生泄漏。針對(duì)此次泄漏進(jìn)行了分析，并確定了解決方案。

1 管線基本情況

該管線級(jí)別為GC2，管內(nèi)介質(zhì)為混合C4，于1986 年6 月原始開工投用至今。查看PI 圖和原始資料該管線原設(shè)計(jì)沒有保溫，是1988 年12 月份增加的保溫，增加保溫原因是由于當(dāng)時(shí)裝置開停工頻繁，由于C4 中含水，冬季停工時(shí)，管線掛蠟、凍凝，需要進(jìn)行蒸汽吹通，裸管吹通較困難，故增加保溫。管線基本參數(shù)及工藝條件見表1。

表1 混合C4 線基本參數(shù)及工藝條件

2 泄漏原因分析

2.1 管線宏觀檢查分析

由圖1 泄漏管線整體形態(tài)可以看出，管線的彎頭和立管段200 mm 長(zhǎng)度部分的外壁均發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕，水平管段靠近彎頭側(cè)400 mm 長(zhǎng)度部分的外壁也發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕，其余水平管段的外壁未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕跡象。由圖2 和圖3 可以看出，未腐蝕管段基本完好，外壁表面只有輕微的銹蝕，壁厚減薄量極小。而嚴(yán)重腐蝕管段的外壁布滿了腐蝕麻坑，麻坑大小為5～10 mm，造成壁厚減薄量很大。由圖4 和圖5 可以看出，整個(gè)彎頭腐蝕嚴(yán)重，外壁布滿了腐蝕麻坑，有多個(gè)泄漏點(diǎn)，泄漏點(diǎn)位于彎頭外側(cè)區(qū)域，泄漏小孔較小，約為2～5 mm。為了測(cè)量彎頭壁厚的減薄量，切取彎頭截面，參見圖6?？梢钥闯鰪濐^外壁的腐蝕麻坑造成壁厚減薄量很大，麻坑底部的壁厚小于1 mm。由圖7 管線內(nèi)壁形態(tài)可以看出，管線的內(nèi)壁基本未發(fā)生腐蝕減薄。

圖1 泄漏管線(直管段+彎頭)

圖2 直管段外壁腐蝕區(qū)域

圖3 直管段外壁未腐蝕區(qū)域

圖4 彎頭外壁腐蝕形態(tài)

圖5 彎頭外壁腐蝕泄漏點(diǎn)

圖6 彎頭壁厚截面形態(tài)

圖7 管線內(nèi)壁形態(tài)

2.2 管線外壁腐蝕檢測(cè)分析

由圖8 和圖9 外壁腐蝕表面的成分分析譜圖可以看出，管體外壁腐蝕表面只含有O 和Fe 元素，未發(fā)現(xiàn)S 和Cl 等元素存在的跡象，這說明管體外壁只發(fā)生了O 元素導(dǎo)致的氧化腐蝕［1］。

圖8 直管段外壁腐蝕表面的成分譜圖

圖9 彎頭外壁腐蝕表面的成分譜圖

2.3 管體金相組織檢測(cè)分析

由圖10 至圖12 金相組織圖片可以看出，直管段和彎頭的金相組織均相同，均為珠光體+鐵素體，屬于20 號(hào)鋼常規(guī)正火組織。管體的金相組織正常，晶粒度評(píng)定等級(jí)為7～8 級(jí)，未發(fā)現(xiàn)粗大組織、非金屬夾雜物、異常組織，也未發(fā)現(xiàn)沿晶腐蝕的跡象。

圖10 立管段管體的金相組織

圖11 水平管段管體的金相組織

圖12 彎頭管體的金相組織

2.4 管線泄漏原因分析

根據(jù)以上檢測(cè)分析結(jié)果可以確定，混合C4工藝管線的泄漏是由于管體外壁發(fā)生了大面積腐蝕，造成管壁嚴(yán)重減薄，最終導(dǎo)致泄漏。

管線外壁腐蝕的性質(zhì)為金屬在酸性很弱或中性溶液里的電化學(xué)腐蝕，具體為碳鋼在水中最常發(fā)生的吸氧腐蝕［2］。其電極反應(yīng)如下:

圖13 泄漏管線布局示意

根據(jù)泄漏管線現(xiàn)場(chǎng)布局圖(參見圖13)可以看出，C4 進(jìn)料管線豎向穿過BV-103 平臺(tái)，平臺(tái)下0.5 m 左右，由彎頭(泄漏)變?yōu)樗椒较?，潮濕環(huán)境形成的主要原因是BV-103 平臺(tái)雨水，通過該管線口下流到彎頭保溫鐵皮上，由于彎頭保溫鐵皮咬口較多且經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間使用，咬口防水性變差，雨水通過彎頭保溫鐵皮咬口滲入保溫材料玻璃棉管殼的玻璃棉中，又由于該管線內(nèi)介質(zhì)溫度較低(20～30 ℃)，再加上玻璃棉管殼外部保溫鐵皮保護(hù)作用使得玻璃棉中雨水很難揮發(fā)，這部分保溫層既含水又含空氣，形成富含氧的水溶液，與管線金屬表面接觸，構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)的原電池，造成管線外壁逐漸腐蝕，經(jīng)過長(zhǎng)期的腐蝕作用，最終導(dǎo)致管線泄漏。

3 解決方案

(1)裝置已經(jīng)將此段管線及彎頭進(jìn)行更換，并將管線穿越平臺(tái)位置的鋼板擴(kuò)孔，避免雨水積留，滲入保溫棉;

(2)深入貫徹包區(qū)包機(jī)檢查制度，加大隱患排查力度，做好三級(jí)巡檢，將隱患控制在萌芽狀態(tài)。

(3)開展專項(xiàng)排查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，避免同類問題的再次發(fā)生。

(4)結(jié)合裝置實(shí)際，科學(xué)選擇理化檢驗(yàn)檢測(cè)點(diǎn)，既要考慮管線內(nèi)部的沖刷、腐蝕因素，又要考慮管線外部的腐蝕環(huán)境的影響，使理化檢驗(yàn)更具有代表性。

(5)結(jié)合本次C4 線的泄漏情況，將存在腐蝕跡象的管線列入大檢修計(jì)劃進(jìn)行整改，從根本上解決現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患。

4 結(jié)束語

通過上述從宏觀檢查、腐蝕產(chǎn)物檢測(cè)、金相組織檢測(cè)三方面進(jìn)行的效分析，得出了管線外壁在潮濕環(huán)境中因吸氧腐蝕造成管壁嚴(yán)重減薄，最終導(dǎo)致泄漏的結(jié)論。在大檢修期間，裝置對(duì)類似部位的80 多處管線、彎頭進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有不同程度的腐蝕情況，其中有12 處嚴(yán)重，車間對(duì)這12 處進(jìn)行了更換，并對(duì)其他部位進(jìn)行了防腐處理，并將對(duì)應(yīng)位置的平臺(tái)鋼板擴(kuò)孔，重新更換保溫，徹底解決了該類問題，消除了隱患，目前這80 多處管線運(yùn)行良好，保證了裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

［1］梁成浩，李淑英.穩(wěn)定塔頂冷卻器腐蝕失效分析和防護(hù)措施［J］.石油化工設(shè)備技術(shù)，2000，21(3):47-55.

［2］盧綺敏.石油工業(yè)中的腐蝕與防護(hù).中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001，10(1):136-141.