基于化工罐區(qū)壓力管道的保溫層下腐蝕和防護討論

馮光德

摘要：保溫技術(shù)在化工工藝設(shè)備上的應(yīng)用取得了顯著的節(jié)能效果。同時也制造了一些麻煩，即保溫材料加速了金屬表面腐蝕，稱之為保溫層下腐蝕。這可能造成設(shè)備的故障與停工，產(chǎn)品的泄漏，以及部分設(shè)備維修成本的大量增加，嚴(yán)重的甚至可能造成傷亡事故?；诖?，本文就化工罐區(qū)壓力管道的保溫層下腐蝕和防護進行分析。

關(guān)鍵詞：保溫層下腐蝕;壓力管道;防護措施

一、化工罐區(qū)壓力管道保溫層下腐蝕的影響因素

1、外部污染物進入。一般情況下，工業(yè)管道保溫層由防護層、保溫層構(gòu)成，防護層的作用在于將保溫層與外界環(huán)境隔離開來，避免保溫層受雨、雪、污染物腐蝕。受防護層施工質(zhì)量影響，例如，未做放水處理，保溫層外未設(shè)置防潮層，導(dǎo)致外界氣體、雨水進人保溫材料，給保溫層造成破壞。另外，一些污染物進人保溫層下形成電解質(zhì)，也會給工業(yè)管道造成腐蝕。

2、工作溫度影響。工業(yè)管道在輸送過程中溫差變化較大，比如苯乙烯管線，外界環(huán)境溫度最高到40℃以上，但管線內(nèi)部溫度維持在8--15℃，內(nèi)外溫差較大，容易造成大量的冷凝水積聚，從而造成管線腐蝕。內(nèi)部工作溫度是引起保溫層下腐蝕的重要原因之一，尤其在高溫作用下腐蝕速率較快。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工業(yè)管道工作溫度處在-4 -- 175℃時，最容易發(fā)生保溫層下腐蝕，給密封膠、膠粘劑、防腐層等造成破壞。

3、防腐涂層失效。防腐涂層在防止工業(yè)管道保溫層下腐蝕上發(fā)揮重要作用，其一旦失效會大大增加工業(yè)管道表面腐蝕概率。研究發(fā)現(xiàn)，在潮濕、封閉條件下鋅的抗腐蝕性并沒有預(yù)想的好，當(dāng)溫度達(dá)到50--175℃時，鋅發(fā)生反應(yīng)的速率較高，導(dǎo)致防腐涂層失效，因此，以往采用無機磷酸鋅防腐漆，仍會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。為避免防腐涂層失效，相關(guān)規(guī)范要求在50--175℃條件下循環(huán)或長期運行的工業(yè)管道禁止使用鍍鋅材料或無機鋅防腐層。

4、保溫材料影響。工業(yè)管道保溫層下腐蝕受保溫材料影響，保溫材料中通常含有有氯化物。同時，諸如復(fù)合硅酸鹽、玻璃棉、礦渣棉等一些較為常用的保溫材料含有酸性化合物、硅酸鹽、硫酸鹽等，時常給工業(yè)管道造成腐蝕。另外，一些毛細(xì)型或開孔保溫材料，當(dāng)外界環(huán)境較潮濕時會從中吸收水分，使得外界污染物與鋼材表面接觸，引起腐蝕。

5、腐蝕介質(zhì)。腐蝕介質(zhì)的存在會加速處于潮濕環(huán)境中金屬設(shè)備和管道的腐蝕，它們在水中具有高溶解性，水解后造成導(dǎo)致局部腐蝕的酸性環(huán)境，引起金屬設(shè)備和管道過早失效。保溫層下腐蝕常見的腐蝕介質(zhì)以氮化物和硫酸鹽為主，特別是奧氏體不銹鋼由于保溫結(jié)構(gòu)中氧化物導(dǎo)致的外應(yīng)力腐蝕開裂問題較為突出。

二、應(yīng)對化工罐區(qū)壓力管道保溫層下腐蝕的防護措施

1、做好保溫層施工質(zhì)量管控。實際工作中，應(yīng)合理布置保溫層結(jié)構(gòu)，防止水分進入保溫層。對于易進水部位進行密封處理，減少水分進入保溫層的數(shù)量，從根源上降低保溫層下腐蝕發(fā)生的幾率。例如某儲運廠化工罐區(qū)苯乙烯儲罐的付料管線在保溫整體更換時，發(fā)現(xiàn)工業(yè)管道與與儲罐的連接部位、法蘭等處有較為嚴(yán)重的腐蝕，分析認(rèn)為金屬保護層開口處未進行密封處理，導(dǎo)致水分進人保溫層，從而引發(fā)了工業(yè)管道的保溫層下腐蝕。因此在金屬保護層的開口處通過粘貼玻璃布、刷涂環(huán)氧樹脂的方式進行密封。

2、做好防腐涂層質(zhì)量管控。有效延長防腐涂層的使用壽命要從以下兩點出發(fā)：①金屬材料表面處理。金屬表面處理是防腐涂層施工的關(guān)鍵，通過噴砂或電動等處理手段，使金屬材料表面粗糙度達(dá)到一定的等級，良好的表面基層能夠增加防腐涂層與金屬表面的黏合力，延長防腐涂層的使用壽命。②防腐涂層方案的選擇。防腐涂裝方案應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的操作溫度及環(huán)境因素，按照最苛刻的條件選用涂料的種類及涂層的厚度，以保證防腐的效果。

3、推行個性化檢驗。個性化檢驗方案是使用單位根據(jù)保溫層下工業(yè)管道的腐蝕特點，工藝設(shè)備的使用年限，制定有針對性的預(yù)檢驗方案，與檢驗單位制定的全面檢驗方案相結(jié)合，并在檢驗過程中予以執(zhí)行。個性化檢驗方案明確了應(yīng)重點檢查的部位：保溫破損部位;管道上所有支管和容器上小接管;保溫金屬保護層遇障礙物開口且容易嗆水部位;直立管線保溫末端彎頭處;保溫層下閥門、法蘭、螺栓等附件。此外，還應(yīng)做好工藝設(shè)備的年度檢查，年度檢查內(nèi)容必須包含個性化檢驗要求的重點檢查部位表，將保溫層下腐蝕檢查作為工藝設(shè)備年度檢查的一項重點內(nèi)容。

4、應(yīng)用先進的檢驗手段。工業(yè)管道保溫層下腐蝕具備隱蔽性，如果大面積拆除保溫進行檢查，必然造成施工成本過大。此時可采用先進的檢驗手段，如導(dǎo)波檢驗，在不必大面積拆除保溫層的情況下，對檢測的管道安全等級進行整體評估。同時，為防止碳鋼保溫層下腐蝕，在對腐蝕原因深人分析的基礎(chǔ)上應(yīng)積極采取針對性保護措施：①做好工業(yè)管道防水。做好工業(yè)管道防水是防止保溫層下腐蝕發(fā)生的有效舉措，因此，應(yīng)結(jié)合工業(yè)管道材質(zhì)，可以從設(shè)計、施工、維護3方面人手，做好防水。②慎重選取保溫材料。首先，設(shè)計階段應(yīng)做好保溫材料性能的分析，從性能、技術(shù)、經(jīng)濟等方面對不同保溫材料進行充分的研究，使用知名廠家生產(chǎn)、防水性能好的保溫材料，禁止使用毛細(xì)型、開孔保溫材料。其次，注重考慮保溫材料析出物造成的腐蝕。一些保溫材料析出的物質(zhì)會給碳鋼產(chǎn)品造成腐蝕，因此，選用保溫材料應(yīng)做好其構(gòu)成成分分析。

5、建立排查整治的長效機制。在保溫層的包裹下，所發(fā)生的腐蝕很難被及時發(fā)現(xiàn)，偶然的檢查無法保證發(fā)現(xiàn)所有腐蝕。以某儲運廠苯乙烯管線為例，全廠1000多米，若大范圍拆除保溫層進行檢查，過高的成本是企業(yè)無法承受的。因此可以采用導(dǎo)波檢測技術(shù)，定期對各個區(qū)域進行能量損失程度的檢查，用以判定腐蝕程度。在檢查完畢后，還要對腐蝕情況予以詳細(xì)記錄，建立相應(yīng)的檔案，安排專門人員進行整改監(jiān)控，以確保排查整治的長期運行。

三、小結(jié)

總之，在化工罐區(qū)壓力管道采用保溫結(jié)構(gòu)后取得顯著節(jié)能效果的同時，保溫層下腐蝕也隨即發(fā)生。我們需要從保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計，保溫材料的合理選用等方面使其腐蝕性最小，并在運行后期通過科學(xué)的手段盡可能的對保溫層下腐蝕進行防護。

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（作者單位：中特檢管道工程（北京）有限公司）