联合站污水系统腐蚀成因分析及治理对策

2020-01-13赵婷婷张照健贺珊玉门油田老君庙采油厂联合站甘肃玉门735200

化工管理 2020年9期

关键词：保护膜金属表面防腐

赵婷婷张照健贺珊（玉门油田老君庙采油厂联合站，甘肃玉门735200）

1 联合站污水系统腐蚀因素分析

国内外学者对油田污水腐蚀开展了大量研究，取得了一系列的研究成果，影响腐蚀的主要因素包括以下几个方面[1]。

1.1 二氧化碳腐蚀

二氧化碳进入污水处理系统后，对系统产生腐蚀的本质是氢去极化反应，反应方程式为：

C02+H2O→H++HCO-3

从反应式可以发现，二氧化碳进入污水处理系统会使系统处于酸性介质中，弱酸性存在电离反应，进一步消耗溶液中的氢离子，进而将系统中金属中的保护膜破坏掉，并且生成能够溶解于溶液中的腐蚀产物，虽然在金属表面看不出腐蚀产物，但已经对系统产生了腐蚀。

1.2 硫化氢腐蚀

如果联合站污水中存在硫酸盐还原菌，会促进硫酸根的分解进而形成硫化氢。硫化氢在溶液中的溶解度和温度有关，在适宜温度下，和水中的介质会发生电离反应，不断释放出去极化的氢离子。而金属端的阴极会吸收电子，进而促进了阳极的铁溶解反应，引起了系统的腐蚀。而腐蚀反应产生的氢离子不断向铁介质内部渗透，会出现氢脆现象，只需要很低的应力就可以将钢铁破坏掉，表现出强烈的腐蚀性。腐蚀速率和硫化氢含量具有一定的关系，在一定范围内，随着硫化氢含量的增多，腐蚀速率会以较快的速度上升，当硫化氢含量达到一定值时，腐蚀率会逐步趋于稳定。

1.3 溶解氧

联合站污水成分复杂，如果含有以溶解状态存在的氧，也就是溶解氧，会对腐蚀产生显著的影响，即使溶解氧的浓度较低，也会产生严重的局部腐蚀。较为常见的腐蚀形态为氧浓差腐蚀，其产物为腐蚀结垢，这种腐蚀的危害性强于均匀腐蚀。

1.4 矿化度

污水处理系统中含有一定矿化度的溶解盐，例如硫酸盐、碳酸盐等，这些矿物质在溶液中会对金属产生显著腐蚀。高矿化度的溶液提高污水系统的导电性，致使钢铁表面相距较远的正负离子可以相互吸引影响金属表面致密产物的形成，进而产生腐蚀化学行为，并造成金属表面的氧化膜质量受到破坏，加速了系统的腐蚀速率。溶解速率的大小和矿化度含量也有一定关系，在一定范围内呈正比，随着矿化度的提高，腐蚀速率会保持稳定甚至下降。在污水系统中较为常见的盐离子有CL-，这里就以CL-离子为例进行矿化度和腐蚀速率的影响分析。CL-离子首先会被吸附于金属表面，特别容易聚集在金属保护膜受破坏或者保护膜薄弱之处，破坏掉金属表面上的氧化层。形成极性强、作用半径小、深穿透特征的局部腐蚀，并且还会对金属产生应力破坏，形成破坏性较强的金属点状腐蚀。根据大量研究成果，溶液中CL-离子含量越高，溶液腐蚀速率越快，点状腐蚀行为也更快。点状腐蚀具有自催化特点，属于小孔腐蚀范围，在腐蚀的小孔周围受到阴极保护，腐蚀小孔面积越小，阴阳极的面积比越大，对金属的穿透能力越强。CL-离子和溶液中的二价铁反应生成氯化铁，氯化铁在溶液中不稳定，随着氯化铁的离子反应，在反应区的PH值会下降，使溶液显酸性。并且还会加速发生氢去极化化学反应，进而提高了金属表面的腐蚀速率，让管线进行穿孔。

1.5 细菌影响

联合站污水水源复杂，含有不同类型的细菌，其中硫酸盐还原菌（SRB）、铁细菌（FB）、腐生菌（TGB）较为常见，对系统腐蚀最为严重的是硫酸盐还原菌。在厌氧环境下，硫酸盐还原菌会将硫酸盐还原成为硫化氢，反应产物为硫化铁，进而会对污水处理系统造成腐蚀。

1.6 流动速度

污水处理系统的流体流通速率直接影响到系统的腐蚀速率，也是影响系统腐蚀的重要因素。在油田污水处理系统中，通常含有油泥、固体悬浮物等固体颗粒，当介质流速加快时，会对金属表面产生强烈的冲击，产生较为严重的水流冲刷腐蚀。腐蚀介质沿着处理系统内壁流动，会和金属表面直接接触，当流速不断增加时，金属表面的保护膜会被冲刷走。随着介质流速的增加，腐蚀介质会向介质内部扩散和渗透，腐蚀面积的增加也会加速系统的腐蚀。

1.7 PH值

如果污水处理系统中PH 值发生变化，覆盖在金属表面保护膜的稳定性也会发生平衡关系的变化，如果覆盖其上的保护膜受到破坏就会使系统的腐蚀速率加快。如果溶液的PH＜5，会显著加速阴极反应速率。如果金属表面的保护膜完全被破坏，金属将会裸露在溶液中，在酸性条件下会发生阴极还原反应，进而加速腐蚀速率。

1.8 介质温度

理论上讲，大部分电化学反应速率和所处的介质温度呈正相关，腐蚀反应也随着温度的升高而加快。当介质温度升高时，腐蚀速率将和温度呈比例增长，每升高10℃，系统的腐蚀速率增加30%，因此应该合理控制污水系统温度，以降低腐蚀速率。

2 联合站污水处理系统腐蚀概况

2.1 污水处理设备的材质和腐蚀情况

据统计，国内大部分联合站污水处理设备的除锈标准都不达标，很少能够达到Sa2.5 级别。通常用环氧树脂作为防腐材料，在进行防腐处理时，都是采用底漆喷涂、面漆粉刷，并且都是粉刷两遍。油田联合站污水处理设备钢质以20#钢为主，在内壁进行环氧树脂喷涂防腐，并且许多联合站的污水处理系统在进行防腐时没有采取阴极保护举措，腐蚀现象较为普遍[2]。

2.2 不同节点腐蚀情况

联合站污水处理系统中不同位置的腐蚀程度不同，腐蚀较为严重的位置通常为设备底部和污水相接触的区域，例如三相分离器、双滤料过滤器、悬浮污泥处理系统等。在污水处理系统各设备中以这些位置腐蚀较为常见。

2.3 污水处理系统流程改造和防腐处理

在联合站进行污水处理系统和流程改造时，必须要对各个设备的流程和工艺进行论证，并采取科学的防腐手段和处理材质，以减少设备的腐蚀。在我国大部分的联合站污水处理系统中，大多数没有应用玻璃管材质的设备，也缺少系统性的防腐措施。因此污水处理系统腐蚀现象较为普遍。

3 联合站污水处理系统防腐治理对策

3.1 科学选择涂层防腐技术

在不同位置和不同处理设备中选择恰当的涂层防腐技术，应该将污水处理系统中的管线、设备内壁的防腐等级由普通防腐等级升级为加强级别，底漆由之前的一遍防腐喷涂增加为两遍防腐喷涂，面漆则由两遍喷涂增加为三遍喷涂。如果污水处理量增加，防腐等级则应该提升为强级，将底漆喷涂两遍，面漆喷涂四遍处理。对那些腐蚀较为严重的地方，建议用环氧富锌作为底漆取代环氧树脂作底漆[3]。