埋地加注浓硫酸的管道泄漏分析

林金宝(福建省石油化学工业设计院，福建 福州 350001)

0 概述

某石化公司污水处理场用于调节污水池的浓硫酸加注管道经常泄漏，其泄漏位置难以判定。此管线于上世纪九十年代投用，基于厂内布置位置，为了减少管道使用量以及不用跨越道路搭行架，设计时采用埋地方式。每次更换局部管道时，发现泄漏量已经很大，对土壤和周边环境造成极大污染。近几年，其统计泄漏频率逐年增高，严重影响正常操作。为了查清可能的泄漏原因，彻底解决和减少泄漏，减轻污水处理场不必要负担，根据工艺现状特点和现场实地考察，以及结合泄漏点位置进行讨论分析。

1 基本情况

1.1 技术参数

管道介质：浓硫酸，质量分数为98%。管道操作压力为1.5MPa，温度为常温。管道公称直径为DN50，管道材质为20#碳钢，法兰连接，运行方式为高频率间接输送。管道沿道路边缘埋地约30cm深。

1.2 硫酸对碳钢的腐蚀

根据管道设计选材，输送浓硫酸可选用20#号碳钢，是由于98%的浓硫酸对管道内壁表面发生钝化反应，从而形成一层有效的保护膜，运输浓硫酸的罐车的罐体就可用碳钢材质。但是对于一定流速的稀硫酸管道，20#号碳钢是不适用的，其低浓度的硫酸是完全可以通过电化学方式腐蚀20#碳钢。

1.3 现场情况

从现场检查管道外观，位于泵出口和注入点这两段管道，处于地面架空的位置，外观没有明显腐蚀且没有出现泄漏。管道穿过道路下的部分，原设计时管道外增加套管，套管外为混凝土的几小段管道，也存在泄漏，泄漏点相对于其它埋地管道明显比较轻。至于其它埋地管道，存在无规律不同点位出现泄漏(见图1)，特别是草坪下的埋地管道，埋地土质松软(见图2)，其外观腐蚀严重，此处的埋地管道每年都要更换局部管段3～5次。

图1 无规律不同点位出现泄漏

图2 埋地土质松软腐蚀严重

2 腐蚀原因分析

2.1 不定时输送对管道腐蚀的影响

由于此管道是将98%浓硫酸加注到污水中，来调节污水的pH值等工艺参数。而污水的pH值等成分不稳定，直接造成98%浓硫酸所加的物料量不稳定。在一定的周期内，存在部分时间停用此管道。根据浓硫酸可选用20#号碳钢的机理，是靠管道内壁形成的保护膜。频繁起泵加注的工艺工况，造成管道内壁形成保护膜—冲刷掉—再形成保护膜—再冲刷掉，从而加快管道的腐蚀。

2.2 回填含硫酸的土壤对管道腐蚀的影响

此管道投用于二十世纪九十年代初，使用至今，已经超时限使用，虽然局部管段油更换。自十来年前更换泄漏管道后，更换局部管道段的频率越来越频繁。从现场更换管道施工来看，在施工队挖开土层后。通过直接焊接或法兰连接方式更换部分泄漏管道段，之后在管道外壁刷上防腐涂料后，使用挖开的土壤直接回填。由于管道地处开放区域，所泄漏出来的浓硫酸在雨水的稀释下，与土壤混合在一起，形成含稀硫酸的土壤。参考相应的技术机理，含稀硫酸的土壤对碳钢管道外壁的腐蚀是极其致命的。

2.3 施工技术不到位对管道腐蚀的影响

在施工时，由于施工人员在涂刷防腐涂料，没有彻底全面清除管道上的浮土，还出现少量点位没有涂刷到。这进一步，造成缺少涂料保护的管道外壁被含稀硫酸的潮湿土壤腐蚀，形成点状泄漏孔。在回填土壤时，土壤出现蓬松并没有压实，这给局部增加出现渗水渗酸。从而造成此段管道腐蚀泄漏，进而此段管道段频繁更换。

2.4 管道浅埋振动对管道腐蚀的影响

从现场查看，此埋地管道靠近道路，离道路边缘在30～60cm。管道埋地的深度大致30cm，部分管道露出地面。污水场的介质成分难以明确，且此场已投用近三十年，维修频繁，通过道路运输设备部件的车辆不少。在车辆通过时，明显看到露出地表部分管道出现振动，埋地管道也存在小幅度振动，这振动如同碳钢管道在稀硫酸中外加搅拌，腐蚀速度迅速加快，这对管道外壁的腐蚀造成严重的影响。

3 结语

此管道腐蚀的原因为：管道内硫酸为间接输送，管道内壁经常冲刷；早期泄漏的硫酸污染的土壤，在后期更换管线时，被用来回填，与土壤渗水结合，对管线外壁造成稀酸腐蚀；管线靠近道路通道，车辆运行造成管道震动，加快了腐蚀。

基于此98%浓硫酸输送管线工况情况，调节操作阀参数，要求控制阀慢开，尽可能减少管内流体对管道内壁的冲刷。其次，将发现的泄漏点周边土壤挖开外移处理，更换新土壤；或者在土壤里掺杂石灰，改良局部土质。在施工时，应派专业人员监督，确保施工水平到位。对管线进行深埋和远离道路，以此减轻道路车辆对埋地管道振动的影响。

当然，还可以改埋地管道为架空明线，从投资方面来看，架空明线刚投入时，由于管道使用长度比原来长，还需要增加跨道路管架，进而出现成本高。但同时也存在便于维护，检查泄漏点，也减少管道外壁腐蚀，利于保护土壤。