液碱管道腐蚀泄漏原因分析及处理方法分析

楚 震

（大庆油田工程建设有限公司油田工程事业部，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

在冬季温度比较低的情况下，石油炼化装置中液碱管道经常发生的故障之一就是泄漏，造成企业的生产过程中存在一定的安全隐患。因此我们想要有效的解决以上问题，就要找到液碱管道产生泄漏的主要原因，制定完善了液碱管道泄漏应急预案。通常情况下我们对出现泄漏的液碱管道采用及时补焊的方式，但是取得的效果不佳。在长时间的腐蚀情况下，液碱管道的管壁已经比较薄，焊接补漏比较困难[1]。最近的几年中，随着我国科技的不断发生进步，一些新型复合材料在液碱管道中的应用有效的解决了以上问题。

1 碱脆

在工作拉应力与残余拉应力的影响下，低碳钢、低合金钢与热浓碱液发生反应后会发生腐蚀，严重的情况下出现断裂等安全事故[2]。

1.1 碱脆产生因素

碱脆与其他应力腐蚀原理基本上是一样的，是引发开裂、断裂的主要因素，应力腐蚀断裂产生的主要原因有以下几个方面：

1.1.1 介质因素

碱脆的产生都是因为高温浓碱液腐蚀产生的，高温浓碱液的主要来源就是一些设备中的工作介质，例如生产或者使用过程中锅炉、汽轮机叶轮中的介质，人工晶体生产过程中工作介质等。

1.1.2 力学因素

随着应力的下降，低碳钢碱脆断裂的时间不断增加，随着腐蚀介质条件的不断变化，以上曲线也是不断变化的。腐蚀介质与应力在实际情况下很难区分，我们主要侧重应力问题，以降低残余应力达到目的[3]。

1.1.3 金属因素

经过我们对金属中的碳含量分析发现，含量在0.01%～0.25%范围内，比较容易发生碱脆现象。液碱管道中碳含量在0.17%～0.24%范围内，是发生碱脆的重要条件。

2 液碱管道腐蚀泄漏的原因

钢的碱脆是引发液碱管道泄露的主要原因之一，液碱管道泄露主要发生的位置在三通、变径、弯头处。钢的碱脆主要同时满足以下三个条件，分别为氢氧化钠溶液的浓度较高、温度较高、应力拉伸。（1）腐蚀速度随着碱液浓度的升高而加快，同时随着温度的升高，腐蚀速度也会增加，金属表面逐渐的形成裂纹，裂纹中聚集大量的碱液，产生电化学腐蚀现象。金属温度小于46℃时，碳钢不会发生腐蚀性开裂现象，而碱应力腐蚀开裂的发生一般会在碱浓度质量分数超过5%时，而如果碱浓度不超过5%开裂敏感性比较低；（2）拉应力与焊接应力是管道拉伸应力的重要组成，拉应力主要是管道受到外界外力的影响下，产生的反作用力；焊接应力主要是因为焊接过程中出现了局部热量不均匀产生的，对热输入产生影响的因素种类比较多，主要包括制造因素、材料因素、结构因素等，以上因素都会造成焊接应力出现，产生焊接变形。在焊接温度场中，决定热源周围金属运动内拘束度的主要影响因素有热膨胀系数、弹性模量等。热源金属的外拘束度主要受到制造因素、结构因素的影响。在焊接过程中，受到构件变形和内应力场的变化影响，会发生焊接瞬间应力与应变。焊接完成后，一些内应力与宏观变化就会残留在构件之中，产生焊接残余变形和残余应力。拉应力与内应力都可能是造成碱液应力腐蚀的拉伸应力；（3）在液碱介质中，碳钢很容易发生应力腐蚀破裂，裂纹的形式主要为沿晶裂纹。

3 液碱管道腐蚀泄漏处理方法

3.1 常规方法缺陷

（1）采用补焊的方式对管道进行修补，需要我们注意的是，在焊接过程中避免因为焊接产生的较高热量，对管道产生二次伤害，出现二次漏泄；

（2）利用卡具对管道泄露位置进行修补，打卡具的同时可能增加管道的外应力，腐蚀速度可能增加；

（3）更换新的管道，管道的更换需要提前将内部介质倒空，消耗大量的时间，原油管道内部运输的腐蚀性介质可能对新管道的焊接质量产生影响。

3.2 碳纳米聚合物复合材料在液碱管道泄漏上 应用

（1）随着我国科技的不断进步，在最近的几年中，管道泄露修补过程碳纳米聚合物复合材料的应用取得了一定的成绩；（2）碳纳米聚合物复合材料的主要成分为碳纳米材料、环氧树脂基聚合物、纳米无机材料等在聚合作用的影响下形成的一种新型多组分复合材料。在扩散作用、相互作用、湿润作用的影响下，材料之间形成较强的粘接力，达到快速修补管道的目的；（3）碳纳米聚合物复合材料与传统的材料相比较，主要的优势有耐腐蚀性强、抗冲击力强、抗磨损能力强、强度高、粘着力强等，在我国的各个领域中都有着广泛的应用，可以实现表面处理、固化、配置修补剂、涂敷、加工等各种功能。

3.3 降低液碱管道温度

（1）在冬季温度较低的环境中，液碱管道需要使用蒸汽伴热，而蒸汽伴热的温度能都达到100℃，容易引发安全事故，可能改进为热水伴热；（2）管道使用双层保温，在管道与伴热管道之间增加隔热层，外部设置保护层，满足液碱管道工艺需求的同时，达到了保温的目的。

3.4 降低管道焊接应力

（1）想要降低受热塑性变形的影响，可以采用较小的焊接线能量；（2）根据实际情况，制定科学合理的焊接工艺顺序，实现焊接应力的下降；（3）对焊接周围区域及焊缝使用小锤敲击，实现金属晶粒之间应力的释放，达到降低焊接应力的目的；（4）采用热处理的方式降低残余应力，经过我们的实际调查，焊接过程中，应力腐蚀主要是由于焊接残余应力造成的，想要完全的消除焊接残余应力，就要使用热处理技术，降低焊缝的残余应力及硬度值，延长管道的使用寿命，增加管道的耐应力腐蚀性能与力学性能。在热处理完成后，对焊缝及热影像区域内的硬度值进行检测；（5）氩电联焊焊接工艺在液碱管道中的应用取得的效果比较理想，全氩弧焊焊接在低压管道中应用的比较普遍。

4 结语

经过以上的研究和分析发现，液碱管道常见的故障之一就是管道的泄露，管道一旦泄露就会引发安全事故，因此需要有关部门的高度重视。严格把控管道的安装质量，配套相应的工艺，避免出现超温、超压等现象。碱液管道在出现泄漏时，比较常用补救措施就会使用碳纳米聚合物复合材料进行修补，保障管道的正常工作运行，避免给企业带来经济损失。