聯(lián)合站污水系統(tǒng)腐蝕成因分析及治理對策

趙婷婷 張照健 賀珊（玉門油田老君廟采油廠聯(lián)合站，甘肅 玉門735200）

1 聯(lián)合站污水系統(tǒng)腐蝕因素分析

國內(nèi)外學(xué)者對油田污水腐蝕開展了大量研究，取得了一系列的研究成果，影響腐蝕的主要因素包括以下幾個(gè)方面[1]。

1.1 二氧化碳腐蝕

二氧化碳進(jìn)入污水處理系統(tǒng)后，對系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕的本質(zhì)是氫去極化反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：

C02+H2O→H++HCO-3

從反應(yīng)式可以發(fā)現(xiàn)，二氧化碳進(jìn)入污水處理系統(tǒng)會(huì)使系統(tǒng)處于酸性介質(zhì)中，弱酸性存在電離反應(yīng)，進(jìn)一步消耗溶液中的氫離子，進(jìn)而將系統(tǒng)中金屬中的保護(hù)膜破壞掉，并且生成能夠溶解于溶液中的腐蝕產(chǎn)物，雖然在金屬表面看不出腐蝕產(chǎn)物，但已經(jīng)對系統(tǒng)產(chǎn)生了腐蝕。

1.2 硫化氫腐蝕

如果聯(lián)合站污水中存在硫酸鹽還原菌，會(huì)促進(jìn)硫酸根的分解進(jìn)而形成硫化氫。硫化氫在溶液中的溶解度和溫度有關(guān)，在適宜溫度下，和水中的介質(zhì)會(huì)發(fā)生電離反應(yīng)，不斷釋放出去極化的氫離子。而金屬端的陰極會(huì)吸收電子，進(jìn)而促進(jìn)了陽極的鐵溶解反應(yīng)，引起了系統(tǒng)的腐蝕。而腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氫離子不斷向鐵介質(zhì)內(nèi)部滲透，會(huì)出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象，只需要很低的應(yīng)力就可以將鋼鐵破壞掉，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的腐蝕性。腐蝕速率和硫化氫含量具有一定的關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，隨著硫化氫含量的增多，腐蝕速率會(huì)以較快的速度上升，當(dāng)硫化氫含量達(dá)到一定值時(shí)，腐蝕率會(huì)逐步趨于穩(wěn)定。

1.3 溶解氧

聯(lián)合站污水成分復(fù)雜，如果含有以溶解狀態(tài)存在的氧，也就是溶解氧，會(huì)對腐蝕產(chǎn)生顯著的影響，即使溶解氧的濃度較低，也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕。較為常見的腐蝕形態(tài)為氧濃差腐蝕，其產(chǎn)物為腐蝕結(jié)垢，這種腐蝕的危害性強(qiáng)于均勻腐蝕。

1.4 礦化度

污水處理系統(tǒng)中含有一定礦化度的溶解鹽，例如硫酸鹽、碳酸鹽等，這些礦物質(zhì)在溶液中會(huì)對金屬產(chǎn)生顯著腐蝕。高礦化度的溶液提高污水系統(tǒng)的導(dǎo)電性，致使鋼鐵表面相距較遠(yuǎn)的正負(fù)離子可以相互吸引影響金屬表面致密產(chǎn)物的形成，進(jìn)而產(chǎn)生腐蝕化學(xué)行為，并造成金屬表面的氧化膜質(zhì)量受到破壞，加速了系統(tǒng)的腐蝕速率。溶解速率的大小和礦化度含量也有一定關(guān)系，在一定范圍內(nèi)呈正比，隨著礦化度的提高，腐蝕速率會(huì)保持穩(wěn)定甚至下降。在污水系統(tǒng)中較為常見的鹽離子有CL-，這里就以CL-離子為例進(jìn)行礦化度和腐蝕速率的影響分析。CL-離子首先會(huì)被吸附于金屬表面，特別容易聚集在金屬保護(hù)膜受破壞或者保護(hù)膜薄弱之處，破壞掉金屬表面上的氧化層。形成極性強(qiáng)、作用半徑小、深穿透特征的局部腐蝕，并且還會(huì)對金屬產(chǎn)生應(yīng)力破壞，形成破壞性較強(qiáng)的金屬點(diǎn)狀腐蝕。根據(jù)大量研究成果，溶液中CL-離子含量越高，溶液腐蝕速率越快，點(diǎn)狀腐蝕行為也更快。點(diǎn)狀腐蝕具有自催化特點(diǎn)，屬于小孔腐蝕范圍，在腐蝕的小孔周圍受到陰極保護(hù)，腐蝕小孔面積越小，陰陽極的面積比越大，對金屬的穿透能力越強(qiáng)。CL-離子和溶液中的二價(jià)鐵反應(yīng)生成氯化鐵，氯化鐵在溶液中不穩(wěn)定，隨著氯化鐵的離子反應(yīng)，在反應(yīng)區(qū)的PH值會(huì)下降，使溶液顯酸性。并且還會(huì)加速發(fā)生氫去極化化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而提高了金屬表面的腐蝕速率，讓管線進(jìn)行穿孔。

1.5 細(xì)菌影響

聯(lián)合站污水水源復(fù)雜，含有不同類型的細(xì)菌，其中硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵細(xì)菌（FB）、腐生菌（TGB）較為常見，對系統(tǒng)腐蝕最為嚴(yán)重的是硫酸鹽還原菌。在厭氧環(huán)境下，硫酸鹽還原菌會(huì)將硫酸鹽還原成為硫化氫，反應(yīng)產(chǎn)物為硫化鐵，進(jìn)而會(huì)對污水處理系統(tǒng)造成腐蝕。

1.6 流動(dòng)速度

污水處理系統(tǒng)的流體流通速率直接影響到系統(tǒng)的腐蝕速率，也是影響系統(tǒng)腐蝕的重要因素。在油田污水處理系統(tǒng)中，通常含有油泥、固體懸浮物等固體顆粒，當(dāng)介質(zhì)流速加快時(shí)，會(huì)對金屬表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的水流沖刷腐蝕。腐蝕介質(zhì)沿著處理系統(tǒng)內(nèi)壁流動(dòng)，會(huì)和金屬表面直接接觸，當(dāng)流速不斷增加時(shí)，金屬表面的保護(hù)膜會(huì)被沖刷走。隨著介質(zhì)流速的增加，腐蝕介質(zhì)會(huì)向介質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散和滲透，腐蝕面積的增加也會(huì)加速系統(tǒng)的腐蝕。

1.7 PH值

如果污水處理系統(tǒng)中PH 值發(fā)生變化，覆蓋在金屬表面保護(hù)膜的穩(wěn)定性也會(huì)發(fā)生平衡關(guān)系的變化，如果覆蓋其上的保護(hù)膜受到破壞就會(huì)使系統(tǒng)的腐蝕速率加快。如果溶液的PH＜5，會(huì)顯著加速陰極反應(yīng)速率。如果金屬表面的保護(hù)膜完全被破壞，金屬將會(huì)裸露在溶液中，在酸性條件下會(huì)發(fā)生陰極還原反應(yīng)，進(jìn)而加速腐蝕速率。

1.8 介質(zhì)溫度

理論上講，大部分電化學(xué)反應(yīng)速率和所處的介質(zhì)溫度呈正相關(guān)，腐蝕反應(yīng)也隨著溫度的升高而加快。當(dāng)介質(zhì)溫度升高時(shí)，腐蝕速率將和溫度呈比例增長，每升高10℃，系統(tǒng)的腐蝕速率增加30%，因此應(yīng)該合理控制污水系統(tǒng)溫度，以降低腐蝕速率。

2 聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)腐蝕概況

2.1 污水處理設(shè)備的材質(zhì)和腐蝕情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)大部分聯(lián)合站污水處理設(shè)備的除銹標(biāo)準(zhǔn)都不達(dá)標(biāo)，很少能夠達(dá)到Sa2.5 級別。通常用環(huán)氧樹脂作為防腐材料，在進(jìn)行防腐處理時(shí)，都是采用底漆噴涂、面漆粉刷，并且都是粉刷兩遍。油田聯(lián)合站污水處理設(shè)備鋼質(zhì)以20#鋼為主，在內(nèi)壁進(jìn)行環(huán)氧樹脂噴涂防腐，并且許多聯(lián)合站的污水處理系統(tǒng)在進(jìn)行防腐時(shí)沒有采取陰極保護(hù)舉措，腐蝕現(xiàn)象較為普遍[2]。

2.2 不同節(jié)點(diǎn)腐蝕情況

聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)中不同位置的腐蝕程度不同，腐蝕較為嚴(yán)重的位置通常為設(shè)備底部和污水相接觸的區(qū)域，例如三相分離器、雙濾料過濾器、懸浮污泥處理系統(tǒng)等。在污水處理系統(tǒng)各設(shè)備中以這些位置腐蝕較為常見。

2.3 污水處理系統(tǒng)流程改造和防腐處理

在聯(lián)合站進(jìn)行污水處理系統(tǒng)和流程改造時(shí)，必須要對各個(gè)設(shè)備的流程和工藝進(jìn)行論證，并采取科學(xué)的防腐手段和處理材質(zhì)，以減少設(shè)備的腐蝕。在我國大部分的聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)中，大多數(shù)沒有應(yīng)用玻璃管材質(zhì)的設(shè)備，也缺少系統(tǒng)性的防腐措施。因此污水處理系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)象較為普遍。

3 聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)防腐治理對策

3.1 科學(xué)選擇涂層防腐技術(shù)

在不同位置和不同處理設(shè)備中選擇恰當(dāng)?shù)耐繉臃栏夹g(shù)，應(yīng)該將污水處理系統(tǒng)中的管線、設(shè)備內(nèi)壁的防腐等級由普通防腐等級升級為加強(qiáng)級別，底漆由之前的一遍防腐噴涂增加為兩遍防腐噴涂，面漆則由兩遍噴涂增加為三遍噴涂。如果污水處理量增加，防腐等級則應(yīng)該提升為強(qiáng)級，將底漆噴涂兩遍，面漆噴涂四遍處理。對那些腐蝕較為嚴(yán)重的地方，建議用環(huán)氧富鋅作為底漆取代環(huán)氧樹脂作底漆[3]。

3.2 推廣陰極保護(hù)措施

在聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)和設(shè)備建設(shè)時(shí)，在儲(chǔ)罐的底部和內(nèi)壁都應(yīng)該按照一定標(biāo)準(zhǔn)和要求采取陰極保護(hù)措施，并用內(nèi)防腐涂層進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)使用進(jìn)行系統(tǒng)防腐。

3.3 通過投加緩蝕劑減緩腐蝕

在油田污水處理系統(tǒng)中，常使用緩蝕劑對腐蝕進(jìn)行控制，投加的緩蝕劑主要作用便是對系統(tǒng)腐蝕起到阻止和延緩效果。需要說明的是，在選擇緩蝕劑時(shí)，必須結(jié)合聯(lián)合站的污水性質(zhì)、所用的處理工藝、其它藥劑的兼容性等，以確保緩蝕劑效果。

3.4 合理配比清污水量降低結(jié)垢量

聯(lián)合站污水系統(tǒng)中有的還在處理清水，這個(gè)時(shí)候清水和污水不能使用同一管線，避免由于清污反應(yīng)生成垢，因此，必須采取科學(xué)手段將清水和污水分開。

3.5 定期開展腐蝕檢測

聯(lián)合站應(yīng)該定期對污水處理設(shè)備和管道進(jìn)行腐蝕檢測，根據(jù)腐蝕情況開展相應(yīng)的防腐措施。并通過對腐蝕速率、腐蝕產(chǎn)物的分析，尋找到最優(yōu)的腐蝕方法。因此，采取分節(jié)點(diǎn)管理、定期評估、定期檢測的方法加強(qiáng)系統(tǒng)防腐。

3.6 發(fā)展防腐層修復(fù)技術(shù)

對于聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)中腐蝕管線的維修，主要采取以修代換，最大程度的節(jié)省企業(yè)的維修資金，縮短維修的周期，保障維修后的管道使用壽命。重視新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，大力培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，促進(jìn)聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)的健康發(fā)展。

4 結(jié)語

從上面的論述可以看出，聯(lián)合站污水系統(tǒng)腐蝕成因較為復(fù)雜，受到各類因素的影響。采取何種手段進(jìn)行防腐也是一項(xiàng)科技含量較高的工程。隨著對系統(tǒng)腐蝕的重視以及防腐技術(shù)手段的進(jìn)步，相信會(huì)給聯(lián)合站污水系統(tǒng)腐蝕治理起到較好效果。