柴油线腐蚀失效分析

2011-12-20孙培尊

城市建设理论研究 2011年23期

孙培尊

摘要：在石油炼化行业中，输送工艺介质的工业管道发挥着至关重要的作用，工艺管线的失效直接影响着炼化生产链的顺利流通。柴油线是输送成品柴油的一种工艺管线，本文通过对柴油线的全面检测，分析失效原因，有针对性的提出预防措施。

关键词：柴油线；失效分析；孔蚀

1前言

克拉玛依石化一联合车间老柴油线2003年9月投用至今，实际运行96个月，2011年8月委托进行在线检测，仅对RBI评价的高风险弯头部分进行了壁厚测定，未发现异常。9月份由于直管段发现漏点，管线停工维修，为找出失效原因，对露点附近直管段截取1000mm做失效分析。该条管线为裸管，局部埋地，基本参数详见表1。

表1 柴油线基本参数

2管线整体检测

2.1宏观检查

整条管线宏观检查，发现2段腐蚀严重区域（A段和B段），其中A段存在漏点，点腐蚀坑聚集于底部埋地管壁外表面，沿管线走向分布，有的腐蚀坑呈单个分布且较深，有的则比较集中且较浅，腐蚀产物内部结构疏松，呈黑褐色，局部呈黄褐色。管壁顶部未见腐蚀坑。

2.2壁厚测定

通过超声波测厚，A段腐蚀坑深度多为1.0mm～4.8mm范围内，腐蚀最严重处已腐蚀穿孔；B段腐蚀坑深度大多在2.5mm左右。若以腐蚀坑深度粗略计算该管线年平均腐蚀速率为0.6mm/a。整段管线管壁顶部壁厚5.8mm左右，为均匀腐蚀，且腐蚀轻微。

2.3腐蚀产物分析

取腐蚀坑产物，经分析腐蚀产物的主要成份是三氧化二铁(Fe2O3)，占92%以上，由此可知管线底部表面的腐蚀主要是氧腐蚀。

2.4管线内壁检查

对截取直管段解体，内表面未发现严重腐蚀，由此判断该条柴油管线属于外部环境腐蚀失效。

2.5土壤分析

取管线埋地部位土壤化验分析，土壤偏碱性。

3腐蚀分析

从腐蚀形态看，该柴油线管段埋地面腐蚀严重，而管线裸露的表面以及整个内表面腐蚀轻微。由腐蚀产物分析得知腐蚀后主要成份为Fe2O3，可以判断柴油线表面的腐蚀是氧化腐蚀。而且从腐蚀形态、宏观检查及测厚结果和腐蚀产物分析结果看该管线孔蚀相当严重。

3.1氧化腐蚀

氧化腐蚀是一种电化学腐蚀，其机理为：正常情况下，金属表面存在一层钝化保护膜，存在应力集中的部位在拉应力的作用下产生金属滑移，破坏表面的钝化保护膜，露出新的金属表面。由于滑移台阶附近的滑移带中堆集了大量位错，碳或合金元素在滑移带上析出，使滑移台阶处金属活化，形成电化学腐蚀的阳极，钝化保护膜未破坏区则成为阴极，即典型的大阴极小阳极。由于该环境中土壤溶液富有极性，在极性分子的吸引下，阳极Fe成为带正电的铁离子，放出的电子被水溶液中的溶解氧吸收还原成为OH -。阳极的Fe不断溶解，导致钢管上逐渐出现坑洞，产生了腐蚀。腐蚀坑一旦形成，将以很快的速度扩展。土壤溶液的溶解氧具有去极化作用，会使这一过程加剧，而去极化作用的强弱与含氧量多少有关，也就是说溶解氧的含量多少决定着腐蚀的强弱，且两者成线性正比关系。

电极反应如下：

阳极反应：Fe - 2e = Fe2+

阴极反应：2H2O + O2 + 4e = 4OH -

阳极反应生成的电子在电位差的作用下转移到阴极，立即被溶解氧还原消耗掉，使阳极铁的溶解加快。

土壤中若附着氧较多，则Fe2+可以继续氧化成Fe3+：

4Fe2+ +O2 + 2H2O = 4Fe3+ + 4OH -

OH -的生成促使环境土壤偏碱性。

3.2 孔蚀

在长期的运行中，土壤中的无机盐、碱杂质等在管壁上聚集成垢，聚集物下面金屬溶解氧得不到补充而逐渐耗尽，还原反应难以进行，但金属表面的阳极溶解反应还在继续进行，在溶液中产生了过量的Fe2+，在电场的作用下，加速了金属溶解，逐渐形成孔蚀，这种现象未被抑制时，往往会出现腐蚀穿孔。

柴油线由于局部埋于土壤中，且该管线未有防腐层及其它防护措施，裸露部分温度为常温，埋地部分温度较高。由于暴露在温热的土壤环境中，常年雨水侵蚀，使管线底部出现大量点腐蚀坑。

4整改措施

根据柴油线检测结果，提出以下整改防范措施：