探討天然氣處理廠水系統(tǒng)防腐及治理

楊亮亮 陳小龍 劉昌民 陳娜娜

前言

本文通過對某天然氣處理廠的水系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀進(jìn)行研究，進(jìn)一步掌握各個水系統(tǒng)水質(zhì)特點(diǎn)，離子組成和變化規(guī)律以及結(jié)垢的種類、含量等，進(jìn)一步對其腐蝕因素進(jìn)行研究。結(jié)合腐蝕影響因素進(jìn)而提出一些腐蝕防治措施，從而解決腐蝕問題，確保生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。

一、處理廠管線主要腐蝕類型

（1）應(yīng)力腐蝕破裂

應(yīng)力腐蝕是金屬材料在持續(xù)應(yīng)力條件及腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的腐蝕。在水處理管線中是普遍存在的。主要原因是由于管線金屬表面不完整缺陷、劃痕、小孔等薄弱點(diǎn)進(jìn)一步提供了裂紋核心。水介質(zhì)長時間與應(yīng)力作用產(chǎn)生腐蝕。

（2）小孔腐蝕

一般水管線中小孔腐蝕存在比較多。所謂小孔腐蝕又被稱作點(diǎn)蝕或孔蝕，這種腐蝕一般都集中在金屬表面比較小的范圍內(nèi)，在金屬內(nèi)部形成孔狀腐蝕類型。點(diǎn)蝕的發(fā)生過程主要分為兩個階段，即蝕孔的成核和蝕孔的成長過程。點(diǎn)蝕的形成與腐蝕介質(zhì)中活性陰離子存在密切關(guān)系。采出水處理單元水中氯離子較多加速了管線的點(diǎn)蝕。

（3）晶間腐蝕

沿著或緊挨著金屬的晶粒邊界發(fā)生的腐蝕稱為晶間腐蝕。晶間腐蝕破壞發(fā)生在金屬晶間的邊界上。從外觀上看，金屬表面無明顯變化，但晶間的結(jié)合力已大大削弱，嚴(yán)重時材料強(qiáng)度完全喪失。從電化學(xué)腐蝕原理知道，腐蝕經(jīng)常從原子排列不規(guī)則的的地方開始引起局部腐蝕因?yàn)榫Ы缭优帕休^為疏松而紊亂，所以晶間具有較大的活性。不銹鋼焊件在熱影響區(qū)容易引起對晶間腐蝕的敏化。

（4）磨損腐蝕

水處理單元由于高壓沖擊原因，例如回注泵高壓區(qū)，水介質(zhì)的相對運(yùn)動速度比較大，沖擊力也相對比較大，這些都嚴(yán)重腐蝕損壞管線。所以一般情況下的腐蝕都發(fā)生在高沖擊區(qū)域。磨損腐蝕是采出水處理單元中最常見的腐蝕之一。

二、處理廠水系統(tǒng)腐蝕因素研究

（1）溶解氧對腐蝕的影響

溶解氧作為電化學(xué)腐蝕過程中的陰極去極化劑，對腐蝕起著決定性作用?？梢钥闯鲭S著溶解氧濃度的增加，模擬污水對碳鋼的腐蝕速率先顯著加快然后緩慢增加直至趨于平緩。這是因?yàn)閽炱木鶆蚋g速率主要是受溶解氧擴(kuò)散速度的影響，溶解氧濃度越大，擴(kuò)散越快，腐蝕速率就越大。但是當(dāng)溶解氧濃度達(dá)到一定值時，就會在碳鋼表面形成一層致命的腐蝕產(chǎn)物，阻止氧氣與碳鋼的進(jìn)一步接觸，腐蝕速率曲線趨于平緩。

（2）溫度對腐蝕的影響

溫度對腐蝕的影響較為復(fù)雜，在一定的溫度范圍內(nèi)，碳鋼的腐蝕速率會隨溫度的升高而增大。若腐蝕反應(yīng)是由氧含量控制的，則在密閉系統(tǒng)中，由于氧濃度恒定，溫度每升高 30℃碳鋼的腐蝕速率會增大一倍。如果腐蝕反應(yīng)與大氣相通，隨著溫度的升高溶解氧的濃度會下降，同時流體的粘度也隨著溫度的升高而降低，氧在流體中的擴(kuò)散系數(shù)增大，二者相比，后者的影響更大，結(jié)果造成了腐蝕速率的增加。

（3）氯離子對腐蝕的影響

從水質(zhì)中成分分析可知的氯離子含量較高，研究表明腐蝕介質(zhì)中如果含有氯離子，會對碳鋼的腐蝕產(chǎn)生很大的影響。氯離子不會直接參與腐蝕反應(yīng)，但氯離子的半徑比較小，會輕易地穿過保護(hù)膜，使碳鋼表面的保護(hù)層不穩(wěn)定，使腐蝕產(chǎn)物膜變得疏松，進(jìn)而在疏松的垢下形成氧濃差電池和自催化電池腐蝕，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕。

（4）懸浮物對腐蝕的影響

水中含有大量油類物質(zhì)和懸浮物會給集輸系統(tǒng)帶來嚴(yán)重危害，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：懸浮物和油類物質(zhì)通常是集輸系統(tǒng)中微生物的營養(yǎng)來源，懸浮物和油類物質(zhì)的存在將增加微生物的活性，促使微生物繁殖加快;懸浮物和油類物質(zhì)粘結(jié)在一起，可以吸附沉積在集輸系統(tǒng)內(nèi)壁上形成污垢，污垢堆積處，電位會較低成為陽極，沒有污垢處為陰極，從而形成垢下腐蝕;油膜粘附于管線內(nèi)壁，會阻止緩蝕劑與金屬表面的接觸，致使保護(hù)膜不能形成或者保護(hù)膜形成不完整，從而導(dǎo)致局部腐蝕;污垢會增大對殺菌劑的吸附作用，使殺菌效果變差，助長了細(xì)菌的生長;

三、處理廠水系統(tǒng)腐蝕的防治

（1）設(shè)計的合理性

一個合理的設(shè)計為防腐工作奠定了重要的基礎(chǔ)。設(shè)計過程中應(yīng)該多考慮消除消減腐蝕因素。例如充分考慮物料的排放，減少縫隙。在泵閥等的配置應(yīng)做到不發(fā)生滴漏，應(yīng)能方便地進(jìn)行檢查和維修。金屬板間的連接應(yīng)盡量不采用疊接，應(yīng)避免鉚接。必須采用螺紋聯(lián)接時，最好用電鍍的螺栓、螺母。采用焊接時，要有正確的焊接程序或焊后進(jìn)行熱處理，不可出現(xiàn)不連續(xù)焊縫，焊條應(yīng)采用電位更正的金屬。負(fù)載應(yīng)力或殘余應(yīng)力可能引起應(yīng)力腐蝕時，應(yīng)降低負(fù)載應(yīng)力或消除殘余應(yīng)力。不同金屬材料連接時，應(yīng)盡量采用電位相近的金屬。[1]

（2）要正確的選用材料

通過掛片實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)不同的材料其在同等腐蝕條件下的表現(xiàn)也不相同?？紤]建設(shè)投資及現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，要進(jìn)行材料選用。選材時，必須恰當(dāng)?shù)毓烙嬈淇煽啃裕貏e要考慮原使用或試驗(yàn)條件與現(xiàn)生產(chǎn)裝置中實(shí)際條件的偏離程度。另外要注意介質(zhì)中雜質(zhì)成分，考慮全面腐蝕及局部腐蝕情況。

（3）腐蝕環(huán)境改變

通過處理介質(zhì)進(jìn)一步降低腐蝕源頭。例如降低介質(zhì)腐蝕性、去除介質(zhì)雜質(zhì)、降低溶解氧含量、降低溫度等手段進(jìn)行腐蝕環(huán)境的改變。就控制腐蝕而言，將值調(diào)至中、堿性范圍比在酸性范圍更有利。另外也可以加入一些藥劑改變腐蝕介質(zhì)環(huán)境。

（4）電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)腐蝕是常見狀況，金屬腐蝕都是因?yàn)楦g電池的作用。因此某種條件下進(jìn)行極化作用可以降低腐蝕速率。采用陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐保護(hù)。

（5）采用耐腐蝕覆蓋層

利用防腐涂料進(jìn)行防腐。將耐腐蝕材料進(jìn)行金屬表層覆蓋。例如采用電鍍、噴鍍、化學(xué)鍍等方法進(jìn)行表層防腐。另外采用非金屬覆蓋層進(jìn)行金屬保護(hù)，其作用主要是隔離。通過介質(zhì)與金屬之間的隔離從而防止局部腐蝕破壞。目前這種方法也是處理廠防腐工作中比較常用的手段。

總結(jié)

結(jié)合本文研究，我們對生產(chǎn)污水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、含醇污水處理系統(tǒng)等幾個系統(tǒng)進(jìn)行了腐蝕狀況分析。并結(jié)合腐蝕情況得出影響其腐蝕速率的各個因素。大致主要從溫度、PH值、溶解氧、細(xì)菌等方面進(jìn)行了探討。并結(jié)合這些腐蝕影響因素提出了相應(yīng)的防止措施。從根源設(shè)計到運(yùn)行中介質(zhì)環(huán)境的變化都提出了部分建議。相信在這些防止措施的應(yīng)用下，我們處理廠水系統(tǒng)防腐工作能夠有所革新，為今后防腐工作打下基礎(chǔ)，提供參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]張興儒，吳振烈.油氣田環(huán)境保護(hù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[3]林曲波.內(nèi)蒙古吉爾地區(qū)采集方法討論[D].西安石油大學(xué)，2011.

[4]張學(xué)元等.油氣工業(yè)中細(xì)菌的腐蝕與防護(hù)[J].石油與天然氣化工，1999，28（01）：53～56.