賈益軍，周國華

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院揚(yáng)州分院，江蘇揚(yáng)州225200）

　　[摘要]對(duì)某烯烴廠成套裝置中的管道存在的缺陷，從腐蝕機(jī)理、使用環(huán)境、安全管理等方面詳細(xì)分析了原因，進(jìn)行了安全狀況等級(jí)評(píng)定，提出了處理方案和今后應(yīng)采取的預(yù)防措施。

　　[關(guān)鍵詞]壓力管道：局部腐蝕：腐蝕機(jī)理；使用環(huán)境；安全管理

　　2010年8月，某烯烴廠一套約68公里長的壓力管道在全面檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)存在不同程度的缺陷60多處，現(xiàn)就其中一處較嚴(yán)重的典型缺陷分析如下：

1、管道簡介

烯烴廠該套裝置是上世紀(jì)80年代安裝投用，后又經(jīng)過多次改裝、修理，因此該裝置壓力管道的設(shè)計(jì)及安裝資料基本丟失，只存有管道單線圖和部分參數(shù)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不明。該處管道名稱：C₂/S管道，管道級(jí)別：GC2，公稱直徑：Φ114.3mm，壁厚：6.0mm，長度48.50m，設(shè)計(jì)壓力：5.09Mpa，設(shè)計(jì)溫度：510℃，工作壓力：2.26Mpa，工作溫度：-17.7℃，輸送介質(zhì)：C₂/S（液），管道材質(zhì)：STPL39（相當(dāng)于國內(nèi)16Mn），有保溫層。本次為首次檢驗(yàn)，未進(jìn)行過在線檢驗(yàn)，沒有運(yùn)行、維修記錄。

2、管道檢驗(yàn)情況

該條有典型腐蝕缺陷的管道總長48.50m，在對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行認(rèn)真審查后，編制了檢驗(yàn)方案。根據(jù)檢驗(yàn)方案，檢驗(yàn)時(shí)對(duì)部分重點(diǎn)部位撤除了保溫層，經(jīng)外部宏觀檢查及壁厚測(cè)定發(fā)現(xiàn)，該壓力管道母材有不同程度的腐蝕，在進(jìn)一步擴(kuò)大了保溫層撤除區(qū)域后檢查發(fā)現(xiàn)，多處母材嚴(yán)重腐蝕。現(xiàn)選取一處最嚴(yán)重的腐蝕缺陷進(jìn)行分析。

3、缺陷描述

經(jīng)實(shí)際檢測(cè)和計(jì)算，根據(jù)《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》（2003）第四十七條的規(guī)定，該缺陷處剩余壁厚2.7mm，B/(πD)=1，P＜0.3PL0，局部減薄深度的最大值（mm）＞0.25t-C，該管道安全狀況等級(jí)定為4級(jí)，并按規(guī)定出具了《特種設(shè)備檢驗(yàn)意見通知書》，填寫了檢驗(yàn)案例。

4、缺陷原因分析

　　4.1腐蝕分類

　　金屬在外界環(huán)境影響下，遭受到化學(xué)和電化學(xué)的作用而引起腐蝕失效，腐蝕失效現(xiàn)象是普遍存在的。由于材料表面與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的材料的破壞或變質(zhì)稱為材料的腐蝕。腐蝕的分類有以下幾種：

　　按腐蝕反應(yīng)的機(jī)理分為：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕；按腐蝕的環(huán)境分為：大氣腐蝕、水和蒸汽腐蝕、土壤腐蝕、化學(xué)介質(zhì)腐蝕；按腐蝕的形態(tài)可分為兩大類：全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕又分應(yīng)力腐蝕破裂、點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕及沖刷腐蝕（磨損腐蝕）、選擇性腐蝕、氫損傷和腐蝕疲憊等。其中，局部腐蝕主要局限于微小區(qū)域中。局部腐蝕的腐蝕速度通常要比均勻腐蝕大得多，而且難以發(fā)現(xiàn)，常常是突發(fā)性和災(zāi)難性的，可能引起各類事故。因此它的危害要比均勻腐蝕大得多。局部腐蝕破壞約占腐蝕破壞的70%。經(jīng)分析該缺陷屬于電化學(xué)腐蝕引起的局部腐蝕。

　　4.2電化學(xué)腐蝕機(jī)理

電化學(xué)腐蝕：金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸，通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)中，金屬失去電子而被氧化，其反應(yīng)過程稱為陽極反應(yīng)過程，反應(yīng)產(chǎn)物是進(jìn)入介質(zhì)中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質(zhì)中的物質(zhì)從金屬表面獲得電子而被還原，其反應(yīng)過程稱為陰極反應(yīng)過程。腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行。

　　4.3腐蝕缺陷原因分析

該管道在使用過程中，由于防腐層失效，保溫層內(nèi)結(jié)水，管道的表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氣體，結(jié)果在管道表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它與管道中的鐵和少量的碳形成無數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負(fù)極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化。電化學(xué)腐蝕是造成管道腐蝕的主要原因。

　　整個(gè)腐蝕過程可用下面的電化學(xué)反應(yīng)式表述：

陽極反應(yīng)：Fe→Fe2+2e
陰極反應(yīng)：1/2O₂+H₂O+2e→2OH-
總反應(yīng)：Fe+H₂O+1/2O₂→Fe(OH)₂↓

　　氫氧化亞鐵將轉(zhuǎn)化變?yōu)榛液谏拇判匝趸铮?/p>

3Fe(OH)₂→Fe₂O₂+2H₂O+H₂↑

　　在氧較充分的條件下，氫氧化亞鐵將進(jìn)一步氧化成氫氧化鐵：

2Fe(OH)₂+H₂O+1/2O₂→2Fe(OH)₂↓

　　氫氧化鐵脫水后生成鐵銹：

2Fe(OH)₂→Fe₂O₂↓+3H₂O或Fe(OH)₂→FeO(OH)↓+H₂O

　　對(duì)于最先出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物堆積的部位，溶解的金屬離子不斷向外擴(kuò)散，從而引起金屬的局部腐蝕的擴(kuò)大，且這種腐蝕的作用是有限的。但在潮濕的環(huán)境下，由于金屬表面與腐蝕產(chǎn)物（鐵垢）之間的電位差異，從而形成的腐蝕原電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。腐蝕產(chǎn)物堆積處為陽極，其他部位為陰極，這樣形成的小陽極、大陰極的腐蝕濃差電池，將加快小陽極部位金屬的腐蝕。又由于管道在20多年的使用過程中，保溫層局部破損和防腐層失效的部位，會(huì)出現(xiàn)長期而頻繁的干、濕、冷、熱的變換，從而造成該部位溶液的濃縮，加之氧的不斷補(bǔ)充，該腐蝕進(jìn)一步加重。因此，在該處必將形成較為嚴(yán)重的局部腐蝕蝕坑，甚至導(dǎo)致腐蝕穿孔的發(fā)生。

5、缺陷處理及相關(guān)對(duì)策

　　對(duì)管道損壞的缺陷部位按國家有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，及時(shí)進(jìn)行更換管道或補(bǔ)焊；
　　對(duì)壓力管道的管理，應(yīng)從設(shè)計(jì)、安裝、使用、維修、定期檢驗(yàn)等各個(gè)方面，嚴(yán)格按照國家有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求進(jìn)行；
　　采用有效的防腐措施和壓力管道防腐技術(shù)，做好壓力管道的防腐蝕工作；
　　加強(qiáng)壓力管道的維護(hù)保養(yǎng)，防止因保溫層損壞、防腐層失效等原因，造成壓力管道局部腐蝕損壞；
　　加強(qiáng)壓力管道使用中的巡查，特別是重點(diǎn)腐蝕監(jiān)控部位，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，防止缺陷進(jìn)一步加深。
　　對(duì)壓力管道腐蝕事故應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行分析和處理，找出腐蝕原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定出有效預(yù)防措施。

◆參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：張春穎

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