油气分离器的腐蚀与保护

张志高

（中原油田采油三厂 工程监督站，山东 莘县 252429）

0 前言

油气分离器是原油集输、计量的关键设备。目前，油气分离器保温材料大部分为岩棉板或超细玻璃棉，外保护层为水泥石棉灰。由于受人为因素的破坏，以及高温、强光的影响使外保护层破裂、龟裂。表现为水泥石棉灰保护层成片脱落，保温层完全暴露在外，使分离器外壁腐蚀加快。约使用不到8年，壁板开始穿孔。从表面腐蚀情况看，凹状锈蚀约3～5mm 腐蚀麻面，既缩短了设备的使用寿命，又造成了安全事故隐患。

1 腐蚀状况研究

分离器保温材料为岩棉板或超细玻璃棉，这些材料由矿物质煅烧加工合成。由于矿物质含有大量的无机盐，经过处理后制成的保温材料，仍含有氯化物、氟化物、硫化物等无机成分。这些成分与大气接触时，吸收水分部分形成电解液，使金属表面腐蚀。其原因如下：

1.1 由于保温材料中含有吸水性物质

如K2O、Na2O 等与空气中水分子发生化学凝聚作用，吸收大量的水分，又因该材料中可溶盐的存在也会使保温材料中的凝聚作用加强。水的吸附和凝聚使保温材料潮湿使金属表面形成水膜。可溶的无机盐使水膜变成强的电解溶液，为金属的电化学腐蚀创造了必要的条件。经检测：玻璃棉本身含CI-浓度为1500mg/L。

1.2 电化学腐蚀的过程

由于保温材料的覆盖，保护层密实度的不同，完好处氧的供给少，形成缺氧区，而保温材料破损的部位（腐蚀严重的部位）氧的供给充足，这样在两个靠近的区域（又连续的电解质液膜）形成氧浓差电池，构成了电化学腐蚀[1]。

腐蚀的必要条件是氧和水的存在。氧可以使水中的的低价铁氧化成高价铁。氧腐蚀的的反应通式是：

阳极反应：Fe→Fe2++2e

阴极反应：2/LO2+H2O+2e→2OH－

腐蚀产物：Fe2++2OH－→Fe(OH)2

Fe(OH)2+O2→Fe2O3、H2O

氧在金属表面上同金属接触，富氧区为阴极，贫氧区成为阳极。金属表面受到腐蚀，并产生锈垢。主要成分包括：碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫化钡及垢污泥等在钢铁表面的沉积。由于金属表面有电解溶液的存在，使水的导电率很大，使得钢铁表面不可能形成致密的垢或腐蚀产物的保护层。并且这些垢质含有如FeS、FeO、Fe2O3、FeCO3、CaCO3、CaSO4、MgCO3等均比铁的电位高，形成电偶电池，从而引起垢下腐蚀。另外，介质中的氧含量，硫化氢含量、二氧化碳含量、硫酸盐还原菌的的生长繁殖等因素，促进了垢下腐蚀的进度。所以垢下腐蚀是一种综合性腐蚀。当分离器保护层受到破坏后，金属表面就极易形成电解液，使金属表面在电化学的腐蚀下，形成穿孔、点蚀等状况。

2 保护措施

分离器外壁的腐蚀，主要是因为保护层破损，石棉板、细玻璃棉吸水而造成。所以在选用合适的外涂料层的同时，选择无机成分较少的保温材料，可有效地遏制腐蚀，保护好分离器的外壁。对设备外涂层的选择，应坚持金属表面与大气层完全隔离开来，不能在金属表面形成电化学腐蚀的条件。这样可以达到预防腐蚀的作用。目前分离器表面涂覆醇酸涂料或氯璜化聚乙烯涂料，由于涂层的透气性，腐蚀物质会透过涂层在金属表面扩展，破坏涂料与金属表面的粘结力，导致漆膜破坏，使漆膜与基体的结合强度下降，出现漆膜剥离或鼓泡。为了消除这种现象的发生，需选用以下材料较为合适。

2.1 环氧玻璃钢涂层

因环氧玻璃钢是纯有机成分组成，含有脂烃基、醚基及既活泼的环氧基，所以粘合能力强，又不亲水。另外环氧树脂中具有上述多种极性集团，尤其是环氧基可以与玻璃纤维表面生成化学键。这样使玻璃纤维有良好的清润性和粘结力。另外环氧树脂有良好的耐腐蚀性能，在固化后的环氧树脂中，行有稳定的苯环和醚键以及脂肪烃基，可以耐烯酸、稀碱的腐蚀，提高了原普通底漆的抗腐蚀能力，从而提高了涂层的使用寿命。

2.2 环氧玻璃钢鳞片涂料

环氧玻璃钢鳞片的特点是：在鳞片树脂层中，极薄的玻璃鳞片基本上是平行重叠排列，当保护层达到0.45mm时，平行排列的鳞片就有几百层，对介质的渗入构成很多的屏障，有效的阻止了介质的扩散渗入。另外玻璃鳞片不连续地存在于树脂中，使收缩力大大减少，图层的抗裂性能也好。这就是鳞片树脂层结构较之传统防腐蚀涂层有较大提高，对金属表面的保护相应更强。

3 保温材料的选用

常规的保温材料如岩棉板或超细玻璃棉有较多无机成分，并材料的亲水性能较强。近几年推广的的几种新型材料可弥补此项不足，达到了抗腐蚀的目的。

3.1 聚氨酯泡沫材料

难燃型低密度聚氨酯泡沫板材导电系数低、重量轻，特别是吸水率与其他材料相比是最低的，导热系数基本本上是一常数，随时间的延长变化较小，并有良好的韧性和塑性。在潮湿的情况才酸成分不易生成；特别是在金属表面发泡，粘结能力强，阻止空气中的水分接触到金属表面形成电解液，既达到了保温的效果，有起到了防腐的作用。

3.2 聚乙烯泡沫材料

目前聚乙烯泡沫材料较高使用温度为70～85℃，较聚氨酯泡沫100～150℃使用温度低，但材料中所含的酸值、水解氯、粘度等性能与聚氨酯泡沫相差无几，并且具有价格便宜、来源广泛、加工成型性能好、机械强度高及耐各种介质腐蚀性能强等特点。因此，聚乙烯泡沫可以勇于计量站分离器的豹保温。

4 结论

总结以上分离器防腐涂料层，保温层各材料的优缺点，本着减少腐蚀，提高设备使用寿命宗旨，得出以下结论：

4.1 分离器金属表层保护材料的选用

在设计阶段应优先选择环氧玻璃钢涂料或环氧玻璃钢鳞片涂料。这样使防腐涂料与金属表面高强度粘合，有效防止空气中水分进入涂层与金属表面结合，避免电解液的形成，有效地防止电化学腐蚀。特别是玻璃钢鳞片有韧性好、硬度高、抗老化、不易破碎等特点优于氯璜化聚乙烯材料。

4.2 分离器的保温材料的选用

应采用聚氨酯、聚乙烯泡沫材料，这样可以克服细玻璃棉或岩棉板含有无机成分的缺陷；增加了保温材料的的抗腐蚀能力。

以上优选出的分离器外壁保护层、保温层材料可减缓金属外表的腐蚀速度，对提高设备使用寿命有良好作用。

［1］化学工业部化工机械研究院，主编.腐蚀与保护手册[S].北京：化学工业出版社，1995.