石油機(jī)械設(shè)備中的防腐檢測技術(shù)

鞠云忠(東營市工業(yè)產(chǎn)品檢驗(yàn)與計量檢定中心，山東 東營 257091)

0 引言

對于化工企業(yè)來說，石油機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)腐蝕情況，影響著企業(yè)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，不斷研究新型防腐蝕措施頗為重要。本文先后分析設(shè)備出現(xiàn)生腐蝕的原因及相應(yīng)的化學(xué)機(jī)理，并具體闡述了化工機(jī)械設(shè)備的防腐設(shè)計從選材、工藝等方面內(nèi)容，總結(jié)了防腐蝕的具體方法。

1 設(shè)備腐蝕的原因和種類

1.1 設(shè)備腐蝕原因

機(jī)械設(shè)備一般為金屬制品，受外界各種條件的影響(如：溫度、濕度等)，極易發(fā)生銹蝕[1]。由于化工企業(yè)的工作環(huán)境有著較多CO2、氫氧化物等物質(zhì)，而且生產(chǎn)車間溫度、濕度較高，導(dǎo)致石油機(jī)械設(shè)備迅速與這些物質(zhì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，并因此被腐蝕。不同部位的腐蝕原因也是不同，這里以原油儲罐為例：

(1)罐底板的上表面腐蝕。由于原油在儲罐中靜置一段時間之后，會導(dǎo)致罐底上表面出現(xiàn)水層。該類水中含有大量的硫、氯、氧、酸等類物質(zhì)形成的強(qiáng)電解質(zhì)溶液，對其進(jìn)行電化學(xué)腐蝕。

(2)油罐儲油部位。由于油品罐內(nèi)壁與油面上部空間的含氧量存在差異，一般情況下，氧濃度隨著油罐循環(huán)而增大，導(dǎo)致罐壁加速度腐蝕。

(3)油罐的氣相部位。油罐氣相部位因?yàn)樵蛽]發(fā)的硫化氫氣體與呼吸閥進(jìn)入罐內(nèi)的水分或SO2等氣體，在油罐液面的罐壁形成的酸性溶液而產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

(4)儲罐外壁的腐蝕。儲油罐外壁與空氣中的氧氣、水蒸汽等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致外壁腐蝕。

(5)罐底的下表面腐蝕。該類腐蝕的主要原因包括不同種類金屬引發(fā)的電偶腐蝕，或土壤腐蝕以及氧濃差電池腐蝕等。

1.2 設(shè)備腐蝕的相關(guān)分類

(1)二氧化硫腐蝕。由于輸送的物料中含有硫元素，使管線內(nèi)部含硫物累積較多之后，與管線底部積水能夠產(chǎn)生酸性循環(huán)反應(yīng)，進(jìn)而腐蝕鋼管。先由SO2、氧氣與Fe反應(yīng)生成FeSO4·7H2O，經(jīng)過水解就會成相關(guān)的氧化物及游離酸，游離酸能夠腐蝕鐵，生成新的FeSO4·7H2O。再次水解，形成反復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致管線底部加速腐蝕。

(2)硫化氫腐蝕。石油中硫化氫含量較高，該氣體與管線中H2O形成溶液后，產(chǎn)生氫離子腐蝕管道。而且硫化氫溶液經(jīng)過氧化之后，生成的硫酸會使管道腐蝕更快。

(3)二氧化碳腐蝕?？諝庵械亩趸加鏊笊商妓?，而石油管道多為鋼鐵材質(zhì)，鋼鐵中的碳、鐵元素都屬于導(dǎo)電介質(zhì)，鐵的活性較強(qiáng)與活動性弱的碳能夠產(chǎn)生原電池，在此情況下會加速碳酸腐蝕效應(yīng)。

(4)細(xì)菌腐蝕。由于管道中存在多種能夠代謝鹽類物質(zhì)的細(xì)菌，這些鹽類物質(zhì)能夠腐蝕鐵質(zhì)管道。

此外，腐蝕根據(jù)其發(fā)生機(jī)制進(jìn)行分類，可分為化學(xué)腐蝕及電化學(xué)腐蝕。一般情況下，化學(xué)腐蝕主要是在高溫、干燥的環(huán)境下，環(huán)境介質(zhì)作用于金屬表面而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)腐蝕則是在潮濕環(huán)境下，發(fā)生的一種氧化還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液接觸金屬后，產(chǎn)生電極反應(yīng)，導(dǎo)致金屬被腐蝕。工業(yè)環(huán)境難免會有腐蝕金屬的各種介質(zhì)(如：SO2、氫氧化物等)，在潮濕環(huán)境下，空氣中的酸性氣體遇水則會生成腐蝕性極強(qiáng)的無機(jī)酸。因此，工業(yè)環(huán)境下，石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕是一種發(fā)生背景存在差異的氧化過程[1]。

2 石油機(jī)械設(shè)備中防腐檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 設(shè)備的防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計

在進(jìn)行防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)避免機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生間隙，若設(shè)備中的一些部位液體流通不暢就會出現(xiàn)縫隙腐蝕(如：碳鋼、鋁等設(shè)備)都存在這種情況。產(chǎn)生相關(guān)的縫隙腐蝕之后極有可能會導(dǎo)致孔蝕或應(yīng)力腐蝕，使機(jī)械設(shè)備破損更加嚴(yán)重，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計是避免縫隙腐蝕的最佳途徑。設(shè)備的密封面與連接部位可以通過焊接的方式避免縫隙或死角。因?yàn)樵O(shè)備中局部液體或固體殘留、堆積，會導(dǎo)致設(shè)備操作或停車期間，局部發(fā)生腐蝕。因此設(shè)計時應(yīng)避免存在液體無法排盡等死角[2]。

2.2 合理使用防腐涂料

防腐涂料法對石油化工設(shè)備腐蝕起著超強(qiáng)的屏蔽作用，有效避免腐蝕介質(zhì)接觸相關(guān)材料，阻隔腐蝕電池的通路，達(dá)到延緩腐蝕的效果。在選防腐涂料時，應(yīng)根據(jù)涂料的本身耐腐蝕性能，比如選擇金屬含量低的電極、電位弱的漆膜，使其成為腐蝕電池的陽極，這樣就能實(shí)現(xiàn)底材金屬的陰極保護(hù)。

2.3 石油機(jī)械設(shè)備的基本防腐操作

在進(jìn)行石油機(jī)械設(shè)備的防腐處理時，可以根據(jù)相關(guān)的電化學(xué)機(jī)理改造設(shè)備，使金屬設(shè)備成為陰極腐蝕電極，進(jìn)一步達(dá)到設(shè)備的防護(hù)效果?？梢圆捎猛饧与娏鞣▽⒈槐Ｗo(hù)金屬作為電池的陰極，做好電池另一極的相關(guān)附加，實(shí)現(xiàn)外加電流對陰極金屬的有效保護(hù)。除了進(jìn)行整套防腐選材及防腐結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計，石油化工機(jī)械設(shè)備腐蝕，還存在安裝質(zhì)量方面的問題。若相關(guān)的機(jī)械設(shè)備安裝不當(dāng)，則會導(dǎo)致液體流動受到影響，而且設(shè)備內(nèi)部會因?yàn)閴毫Σ痪獾确矫鎲栴}，導(dǎo)致設(shè)備遭到破壞。因此為了避免設(shè)備局部憋壓等方面的安全隱患，設(shè)備安裝必須合理[3]。

3 石油機(jī)械設(shè)備防腐的優(yōu)化策略

3.1 工藝流程優(yōu)化

石油化工的操作過程頗有難度，因?yàn)槠涔に嚵鞒烫^復(fù)雜，因此若想整體降低石油化工的機(jī)械設(shè)備腐蝕狀況，必須優(yōu)化石油化工的整個生產(chǎn)工藝。原油提煉初期，應(yīng)盡量減少流程中的含水量，避免設(shè)備遇水發(fā)生腐蝕，使機(jī)械設(shè)備整體防腐效果處于最佳狀態(tài)。

碳素鋼在機(jī)械制造業(yè)相當(dāng)常見，其價格合宜且購買方便，而且比較容易加工。在普通環(huán)境下，通常不易腐蝕，但該材料卻無法滿足化工企業(yè)的設(shè)備防腐蝕要求。因此，化工企業(yè)中，若想機(jī)械設(shè)備免遭腐蝕，可以采用普通低合金鋼作為機(jī)械設(shè)備的制造基材。設(shè)計過程應(yīng)做到：機(jī)械部件形狀簡單且表面無缺陷或損壞；機(jī)械部件所使用的金屬材料盡可能保持一致；避免機(jī)械部件中存有縫隙；機(jī)械表面應(yīng)使用隔離作用良好的防銹漆，避免機(jī)械部件直接接觸腐蝕性介質(zhì)；焊縫涂漆時，必須確保機(jī)械部件的全方位及接縫處都有涂漆；設(shè)計機(jī)械設(shè)備時，要盡量避免設(shè)備上出現(xiàn)排水孔或凹形設(shè)備，防止水分滯留腐蝕金屬；焊接期間，應(yīng)采用連續(xù)焊接技術(shù)，并合理設(shè)計焊接處的夾縫。

3.2 防腐技術(shù)管理

通常情況下，石油化工機(jī)械設(shè)備的防腐工作若想得到有效落實(shí)，必須完善相關(guān)的監(jiān)管體系，加大力度對相關(guān)工作人員進(jìn)行防腐知識的教育與宣傳，提高工人的防腐意識跟技術(shù)，讓他們深入了解機(jī)械設(shè)備腐蝕形成的各種危害，使其認(rèn)真對待防腐工作。根據(jù)石油化工企業(yè)的具體情況制定合理的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度，以便于工作人員能夠明確工作職責(zé)，管理人員也可以實(shí)時調(diào)查防腐工作質(zhì)量，并對工作人員進(jìn)行專業(yè)的考評與監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，最大限度避免誤操作[4]。

3.3 改造設(shè)備

隨著石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕情況日益嚴(yán)重，由于在長時間開采石油過程中，品質(zhì)較低的機(jī)械設(shè)備遭到腐蝕后，嚴(yán)重影響了石油產(chǎn)量。而且以往的設(shè)備抗腐蝕能力較弱，達(dá)不到石油開采過程中的防腐效果。所以，石油企業(yè)應(yīng)根據(jù)設(shè)備自身存在的質(zhì)量問題，合理選用防腐材料對其進(jìn)行具體改造，力求同步機(jī)械設(shè)備的耐受性與石油開采質(zhì)量。

3.4 電化學(xué)防腐技術(shù)

由于石油機(jī)械的防腐工作與電子轉(zhuǎn)移具有較為密切的聯(lián)系，條件允許下能夠達(dá)到很好的防腐效果可以在一些易腐蝕的機(jī)械表面涂上防腐材料，然后施加相應(yīng)的電流量，使機(jī)械能夠正常運(yùn)行。此外，還可以采用物理方法，以電鍍的方式隔絕機(jī)械表面的酸性物質(zhì)，使機(jī)械設(shè)備的抗氧化能力增強(qiáng)，有效避免石油雜質(zhì)與機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生反應(yīng)，降低防腐工作的耗材成本的同時做好相關(guān)設(shè)備的腐蝕防護(hù)[5]。

3.5 緩蝕防腐技術(shù)

在石油機(jī)械設(shè)備安裝過程中，將一定分量的緩蝕劑放置于機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，達(dá)到抗腐蝕效果。雖然石油機(jī)械設(shè)備內(nèi)部與空氣接觸比較局限，但設(shè)備中的油品卻存在自身的成分差異，極易在機(jī)械設(shè)備內(nèi)壁產(chǎn)生不同程度的腐蝕。因?yàn)楸苊飧g，穩(wěn)定設(shè)備內(nèi)壁金屬離子相當(dāng)重要。

3.6 外涂層防腐技術(shù)

(1)無機(jī)非金屬涂料。該涂料一般表現(xiàn)為玻璃、搪瓷等絕緣涂料，將其涂在石油機(jī)械設(shè)備上能有效避免設(shè)備與空氣介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到提升設(shè)備防腐能力及延長使用時間的目的。(2)環(huán)氧涂層。環(huán)氧涂層具有良好的防腐性能，適用于各種材質(zhì)管道的防腐，但該涂層的配置方法及制作過程卻相當(dāng)復(fù)雜。(3)改性涂層。該類涂層屬于外防腐技術(shù)中最先進(jìn)的涂料，采用納米技術(shù)臨界處理的有機(jī)材料或無機(jī)材料，在石油機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用中能夠起到良好的防水、耐腐蝕效果[6]。

4 結(jié)語

總之，石油機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的原因多種多樣。為了將腐蝕介質(zhì)數(shù)量降到最低，達(dá)到最佳防腐效果，可以通過“一脫四注”的方法緩解機(jī)械設(shè)備中低溫輕油系統(tǒng)的相關(guān)腐蝕。將石油化工所需原材料深度脫鹽的同時，強(qiáng)化工作人員的防腐力度，不斷研究新型防腐檢測方法，力求延長設(shè)備的使用壽命。