石油机械设备中的防腐检测技术

2021-01-08鞠云忠东营市工业产品检验与计量检定中心山东东营257091

化工管理 2021年28期

鞠云忠(东营市工业产品检验与计量检定中心，山东东营 257091)

0 引言

对于化工企业来说，石油机械设备出现腐蚀情况，影响着企业安全、稳定运行。因此，不断研究新型防腐蚀措施颇为重要。本文先后分析设备出现生腐蚀的原因及相应的化学机理，并具体阐述了化工机械设备的防腐设计从选材、工艺等方面内容，总结了防腐蚀的具体方法。

1 设备腐蚀的原因和种类

1.1 设备腐蚀原因

机械设备一般为金属制品，受外界各种条件的影响(如：温度、湿度等)，极易发生锈蚀[1]。由于化工企业的工作环境有着较多CO2、氢氧化物等物质，而且生产车间温度、湿度较高，导致石油机械设备迅速与这些物质发生一定的化学反应，并因此被腐蚀。不同部位的腐蚀原因也是不同，这里以原油储罐为例：

(1)罐底板的上表面腐蚀。由于原油在储罐中静置一段时间之后，会导致罐底上表面出现水层。该类水中含有大量的硫、氯、氧、酸等类物质形成的强电解质溶液，对其进行电化学腐蚀。

(2)油罐储油部位。由于油品罐内壁与油面上部空间的含氧量存在差异，一般情况下，氧浓度随着油罐循环而增大，导致罐壁加速度腐蚀。

(3)油罐的气相部位。油罐气相部位因为原油挥发的硫化氢气体与呼吸阀进入罐内的水分或SO2等气体，在油罐液面的罐壁形成的酸性溶液而产生化学腐蚀。

(4)储罐外壁的腐蚀。储油罐外壁与空气中的氧气、水蒸汽等发生化学反应，导致外壁腐蚀。

(5)罐底的下表面腐蚀。该类腐蚀的主要原因包括不同种类金属引发的电偶腐蚀，或土壤腐蚀以及氧浓差电池腐蚀等。

1.2 设备腐蚀的相关分类

(1)二氧化硫腐蚀。由于输送的物料中含有硫元素，使管线内部含硫物累积较多之后，与管线底部积水能够产生酸性循环反应，进而腐蚀钢管。先由SO2、氧气与Fe反应生成FeSO4·7H2O，经过水解就会成相关的氧化物及游离酸，游离酸能够腐蚀铁，生成新的FeSO4·7H2O。再次水解，形成反复循环，导致管线底部加速腐蚀。

(2)硫化氢腐蚀。石油中硫化氢含量较高，该气体与管线中H2O形成溶液后，产生氢离子腐蚀管道。而且硫化氢溶液经过氧化之后，生成的硫酸会使管道腐蚀更快。

(3)二氧化碳腐蚀。空气中的二氧化碳遇水后生成碳酸，而石油管道多为钢铁材质，钢铁中的碳、铁元素都属于导电介质，铁的活性较强与活动性弱的碳能够产生原电池，在此情况下会加速碳酸腐蚀效应。

(4)细菌腐蚀。由于管道中存在多种能够代谢盐类物质的细菌，这些盐类物质能够腐蚀铁质管道。

此外，腐蚀根据其发生机制进行分类，可分为化学腐蚀及电化学腐蚀。一般情况下，化学腐蚀主要是在高温、干燥的环境下，环境介质作用于金属表面而发生化学反应。电化学腐蚀则是在潮湿环境下，发生的一种氧化还原反应，电解质溶液接触金属后，产生电极反应，导致金属被腐蚀。工业环境难免会有腐蚀金属的各种介质(如：SO2、氢氧化物等)，在潮湿环境下，空气中的酸性气体遇水则会生成腐蚀性极强的无机酸。因此，工业环境下，石油机械设备的腐蚀是一种发生背景存在差异的氧化过程[1]。

2 石油机械设备中防腐检测技术的应用

2.1 设备的防腐结构设计

在进行防腐蚀结构设计时，应避免机械设备产生间隙，若设备中的一些部位液体流通不畅就会出现缝隙腐蚀(如：碳钢、铝等设备)都存在这种情况。产生相关的缝隙腐蚀之后极有可能会导致孔蚀或应力腐蚀，使机械设备破损更加严重，因此结构设计是避免缝隙腐蚀的最佳途径。设备的密封面与连接部位可以通过焊接的方式避免缝隙或死角。因为设备中局部液体或固体残留、堆积，会导致设备操作或停车期间，局部发生腐蚀。因此设计时应避免存在液体无法排尽等死角[2]。

2.2 合理使用防腐涂料

防腐涂料法对石油化工设备腐蚀起着超强的屏蔽作用，有效避免腐蚀介质接触相关材料，阻隔腐蚀电池的通路，达到延缓腐蚀的效果。在选防腐涂料时，应根据涂料的本身耐腐蚀性能，比如选择金属含量低的电极、电位弱的漆膜，使其成为腐蚀电池的阳极，这样就能实现底材金属的阴极保护。

2.3 石油机械设备的基本防腐操作

在进行石油机械设备的防腐处理时，可以根据相关的电化学机理改造设备，使金属设备成为阴极腐蚀电极，进一步达到设备的防护效果。可以采用外加电流法将被保护金属作为电池的阴极，做好电池另一极的相关附加，实现外加电流对阴极金属的有效保护。除了进行整套防腐选材及防腐结构的方案设计，石油化工机械设备腐蚀，还存在安装质量方面的问题。若相关的机械设备安装不当，则会导致液体流动受到影响，而且设备内部会因为压力不均衡等方面问题，导致设备遭到破坏。因此为了避免设备局部憋压等方面的安全隐患，设备安装必须合理[3]。

3 石油机械设备防腐的优化策略

3.1 工艺流程优化

石油化工的操作过程颇有难度，因为其工艺流程太过复杂，因此若想整体降低石油化工的机械设备腐蚀状况，必须优化石油化工的整个生产工艺。原油提炼初期，应尽量减少流程中的含水量，避免设备遇水发生腐蚀，使机械设备整体防腐效果处于最佳状态。

碳素钢在机械制造业相当常见，其价格合宜且购买方便，而且比较容易加工。在普通环境下，通常不易腐蚀，但该材料却无法满足化工企业的设备防腐蚀要求。因此，化工企业中，若想机械设备免遭腐蚀，可以采用普通低合金钢作为机械设备的制造基材。设计过程应做到：机械部件形状简单且表面无缺陷或损坏；机械部件所使用的金属材料尽可能保持一致；避免机械部件中存有缝隙；机械表面应使用隔离作用良好的防锈漆，避免机械部件直接接触腐蚀性介质；焊缝涂漆时，必须确保机械部件的全方位及接缝处都有涂漆；设计机械设备时，要尽量避免设备上出现排水孔或凹形设备，防止水分滞留腐蚀金属；焊接期间，应采用连续焊接技术，并合理设计焊接处的夹缝。

3.2 防腐技术管理

通常情况下，石油化工机械设备的防腐工作若想得到有效落实，必须完善相关的监管体系，加大力度对相关工作人员进行防腐知识的教育与宣传，提高工人的防腐意识跟技术，让他们深入了解机械设备腐蚀形成的各种危害，使其认真对待防腐工作。根据石油化工企业的具体情况制定合理的设备维护保养制度，以便于工作人员能够明确工作职责，管理人员也可以实时调查防腐工作质量，并对工作人员进行专业的考评与监督，发现问题及时处理，最大限度避免误操作[4]。

3.3 改造设备

随着石油机械设备的腐蚀情况日益严重，由于在长时间开采石油过程中，品质较低的机械设备遭到腐蚀后，严重影响了石油产量。而且以往的设备抗腐蚀能力较弱，达不到石油开采过程中的防腐效果。所以，石油企业应根据设备自身存在的质量问题，合理选用防腐材料对其进行具体改造，力求同步机械设备的耐受性与石油开采质量。

3.4 电化学防腐技术

由于石油机械的防腐工作与电子转移具有较为密切的联系，条件允许下能够达到很好的防腐效果可以在一些易腐蚀的机械表面涂上防腐材料，然后施加相应的电流量，使机械能够正常运行。此外，还可以采用物理方法，以电镀的方式隔绝机械表面的酸性物质，使机械设备的抗氧化能力增强，有效避免石油杂质与机械设备产生反应，降低防腐工作的耗材成本的同时做好相关设备的腐蚀防护[5]。

3.5 缓蚀防腐技术

在石油机械设备安装过程中，将一定分量的缓蚀剂放置于机械设备内部，达到抗腐蚀效果。虽然石油机械设备内部与空气接触比较局限，但设备中的油品却存在自身的成分差异，极易在机械设备内壁产生不同程度的腐蚀。因为避免腐蚀，稳定设备内壁金属离子相当重要。

3.6 外涂层防腐技术

(1)无机非金属涂料。该涂料一般表现为玻璃、搪瓷等绝缘涂料，将其涂在石油机械设备上能有效避免设备与空气介质产生化学反应，达到提升设备防腐能力及延长使用时间的目的。(2)环氧涂层。环氧涂层具有良好的防腐性能，适用于各种材质管道的防腐，但该涂层的配置方法及制作过程却相当复杂。(3)改性涂层。该类涂层属于外防腐技术中最先进的涂料，采用纳米技术临界处理的有机材料或无机材料，在石油机械设备的应用中能够起到良好的防水、耐腐蚀效果[6]。