石油炼化企业管道防腐措施探讨

摘要：石油炼化企业管道设备的腐蚀现象是不可回避的问题，产生腐蚀会给化工设备的使用带来诸多安全隐患，缩短其使用寿命，因此在石油管道设备制造时就必须采取切实有效的防腐措施，以延缓或者避免腐蚀的发生，从而延长设备的使用寿命，促进安全生产。基于此，文章介绍了当前国内外石油管道防腐状状况、管道设备产生腐蚀的原因，硫化物腐蚀机理及特点、并探讨了其防腐措施。

关键词：含硫原油；管道腐蚀；防护

俄油属于高含硫原油，随着中俄贸易深入，俄油进口量将进一步增大。含硫原油对管道的腐蚀会造成油套管断裂、装置失灵、集输管线爆破等严重事故，不仅影响原油加工生产、造成经济损失，而且严重威胁着周围人员的生命安全。炼油厂是辽阳石化分公司主体生产厂，是加工进口俄罗斯原油的炼油一体化企业，千万吨炼油项目是辽阳石化优化产业结构、扩大产业规模，提高经济总量的龙头项目，辽阳石化化公司将成为全国最大的俄油加工生产基地。如何不断加强加强化工设备的防腐控制，是保证炼化企业安全生产，提高经济效益的关键。

1 国内外石油管道防腐状况简介

输油管道内壁的防腐已引起了国内外管道行业的高度重视，各类新型材料、先进的防腐措施都已在世界范围内应用，同时各国对原油入管前的质量要求也在进一步提高。然而，目前国内外的管道系统，仍面临着旧管老化，防腐监测检查技术不够，缓蚀剂的组成单一等不足，现阶段管道系统的防腐仍主要以传统防腐材料为主，新型防腐内涂层的应用起步较晚，应用范围较小。

在我国，已经投产的长距离的油气管道中，防腐层还主要采用石油沥青，并且大部分已出现老化、龟裂，投产运行一二年后，即发生腐蚀穿孔的事件时有发生。

我国历史上使用最多、时间最长的是沥青防腐涂层，之后是煤焦油瓷漆、环氧沥青涂层，再后来发展到聚乙烯包覆涂层。聚乙烯涂层的出现推动了粉末涂料的迅猛发展，随后环氧粉末涂层以其优异的附着性和防腐性开始应用于管道防腐。

从上世纪90年代开始 ，国外防腐涂料发展的特点是涂料产品结构在发生根本性改变，其改变方向以节省资源、无污染、经济、高效、有利生产为原则，在防腐材料研究中，着眼于发展复合材料或复合结构，强调涂层具有良好的导电性能和物理性能，稳定的化学性能和较宽的温度适应性能，既起到防腐绝缘作用，又能保温和提高管道强度[1]。

2 硫化物腐蚀机理及特点[2]

含硫原油硫腐蚀的形态和腐蚀机理：原油中的硫以多种形态存在，可分为活性硫和非活性硫。活性硫是指可以直接与金属起反应的硫化物，如单体硫、硫化氢和硫醇，非活性硫则不能直接与金属发生反应，如硫醚、二硫化物、环状硫化物、噻吩等。 但是它们在原油炼制过程中由于热分解反应或加氢裂化反应可生成活性硫。

硫腐蚀可分为高温硫腐蚀和低温硫腐蚀两大类：

低温硫腐蚀发生在温度小于150℃的轻油部位，即初馏塔、常压塔和减压塔塔顶油汽挥发线及其后的冷凝冷却系统管道。该部位对碳钢产生均匀腐蚀，对OCrl 3钢也有腐蚀。相关文献表明：通过对常减压装置掺炼俄罗斯原油研究发现：随着掺炼比的升高，塔顶低温部位设备腐蚀加大，腐蚀的类型主要是硫化氢、盐酸和水的混合物腐蚀。

高温硫腐蚀通常指温度大于240℃时所发生的硫腐蚀，此时活性硫、单质硫、硫化氢和硫醇与金属直接反应生成硫化铁。这类腐蚀发生在高温重油部位，如常压塔、减压塔的下部管线以及相应的换热系统热油管线。其特点是在钢材表面发生均匀腐蚀，开始操作时腐蚀速度较快，随操作时间延长，腐蚀速度渐缓。

另外，环烷酸主要存在于重油馏分中，其对管线的腐蚀主要发生在常底、减二、减三和过气化油等部位，高温区的腐蚀主要为这类形式 。设备中介质流速大或易形成涡流的部位FeS膜被迅速中刷破坏，加剧了设备的腐蚀。因此，叶轮、管线弯头、管嘴等部位首先发生腐蚀减薄甚至穿孔。

3 防腐控制措施

3.1 选择高耐腐蚀等级钢质材料[3]

经实践证明，钢材的抗硫性能，主要取决于钢材的金相组织，因此，碳素钢、合金钢可以经过适当的热处理，得到适合的金相组织，获得良好的抗流性能。

在硫的腐蚀环境中，随钢材中Cr、Ti含量的增加，会形成一些氧化物。阻止金属离子扩散，从而可以更好地增强钢材的耐腐蚀性，尤其是渗铝钢，在潮湿硫化氢与高温含硫运输介质环境中，其耐腐蚀性可达到普通碳钢的数倍。

国内外研究证明，硬度数值是钢材对硫化物应力腐蚀破裂敏感性的重要指标，随着硬度的增加，敏感性越强，硬度低于HRC20～22的材料不会发生硫化物应力腐蚀破坏，因此用于含硫油气田的碳钢及低合金钢洛氏硬度应低于HRC22。总之，使用在含硫条件下的OTCG所规定的钢材级别主要包括：用于低压下含硫油气生产的J55、K55以及L80级钢；用于中压和高压下含硫气生产的C90和T95级钢。而且在应用之前必须进行详细的裂纹检查和硬度检查。

3.2 合理应用缓蚀剂

化工生产过程中可以适当应用缓蚀剂，在浓度较低的条件下，其可以起到抑制金属腐蚀的作用，原理如下：缓蚀剂加入到反应原料中后，会在金属表面形成吸附膜，在这层膜的作用下，电极极化速率明显提升，电化学腐蚀因此被抑制。使用缓蚀剂并不能完全避免化学腐蚀问题，只是起到一种减缓作用，但是这种方法成本低，操作也非常简便，因此在设备腐蚀防控中的应用比较广泛。选择缓蚀剂时，要考虑到设备表面金属类型、性质以及主要使用该设备生产什么化学物质，提高缓蚀的针对性。同时，要根据生产工艺条件确定实际添加量，在不影响正常生产的前提下最大限度的发挥缓解腐蚀作用，延长设备的使用寿命。

根据中国石油天然气行业标准，选用缓蚀剂的标准为：(1)腐蚀类型及其原因。(2)与管输介质及其他添加剂的兼容性。(3)是否易于使用和注入。(4)对下一道工艺可能造成的不利影响。(5)费用及效果。针对硫化物其酸性腐蚀这一特性。一般采用吸附膜型缓蚀剂。常用的缓蚀剂有：(1)1901缓蚀剂，该缓蚀剂是以生产雷未封的下脚料4一甲基呲啶为原料．经减压蒸馏所切取的馏分．主要应用于含硫化氢气井及输油气管道的防腐。(2)CT2—1、CT2—2、CT2—4输气管道缓蚀剂，该缓蚀剂主要成分为胺类物质，适应于H2S、CO2 和卤水天然气输气管道。(3)GP一1缓蚀剂，主要成分是酰胺类化合物．该缓蚀剂适用于抑制H2S天然气集输管线的内壁防腐，效果良好。我国在研究抗高温、抗酸、抗H2S性能好的缓蚀剂的进程中，已取得很大的进展。

此外，定期的清管并对管道内进行检测，提高腐蚀监测的质量，使用氢压力探头、真空型和电解质型氢探头等一系列对H2S有着很强的探测敏感性的监测方法，也是降低管壁内腐蚀发生的重要措施[4]。

3.3 合理使用防腐涂料

应用防腐涂料也是重要防腐控制措施，主要在化工石油设备中使用。防腐涂料的构成比较复杂，主要包含惰性物质、化学惰性的黏结剂以及固化剂等，其不会与生产中使用的化学原料发生任何反应，就相当于使用防腐涂料将化学原料与设备表面隔离，有效防止设备被腐蚀。由于化学生产工艺及条件存在很大差别，选择防腐涂料时要谨慎，必须经过科学运算。在将防腐涂料涂覆于设备表面时，要做到致密、均匀，并且保证设备与涂层之间黏结紧密。如果采用刷涂方式，前后两次的刷涂方向不能垂直，第二次刷涂时，要将第一次刷涂遗漏的边角缝隙部位进行补充，保证涂层的完整性。

管道内表面涂敷防腐保护层是目前普遍采用的技术。防腐层部分仅需管道投资的8％～15％，而管道的使用寿命却延长了一倍以上。保护层可减小内部摩擦系数，使管道运输量提高5％～10％。保护层还可降低沉积物生成的概率，从而减少清管的难度和次数。例如IH04—1、H05—1磁漆，芳胺固化无溶剂环氧涂料，无溶剂型环氧聚酯不饱和涂料及新型的环氧树脂和多异氰酸脂的成膜基料等，都可用于地面、地下管道的防化学腐蚀技术中。

3.4 重视表面处理工作

管道内表面直接与原油接触，是发生腐蚀的主要原因，因此要重视表面处理工作，表面处理主要是在设备生产环节完成，经常使用的方法有两种：一是喷砂，其属于表面预处理工作，就是利用喷砂设备将金属表面的修饰层以及氧化物层清理干净，做到表面清洁、平整，喷砂结束以后需要进行表面检测，满足规范要求以后方可；二是喷涂，在没有锈蚀层以及氧化层的金属表面上喷涂防腐剂，防腐剂用量要根据设备大小以及类型确定，防腐剂中原料比例要按照要求进行严格控制，不允许依靠个人经验，配置过程中要均匀搅拌。选择喷涂剂类型时，要将设备材质作为重要依据，具体喷涂方式也要根据实际情况而定。如果使用的防腐喷剂为无机富锌底漆，则选择高压喷涂方式，喷涂结束以后对设备表面进行检验，如果发现缺陷，要及时处理，一般采用刷涂的方式进行补漆[5] 。

4 结 语

在原油运输过程中含硫介质对管道内壁的腐蚀很严重。因此，严格控制原油人管前腐蚀物的含量，净化达标后入管；有针对性地研制耐腐蚀管材，采用热处理、新型合金等手段提高输送材质的抗腐性能；采用新型防腐材料，有针对性的使用缓蚀添加剂等，是降低油气管道腐蚀的必要手段。研制在高温、高压、一定浓度条件下，抗腐蚀抗开裂的合金是近期的研究热点。目前，世界上先进的防管壁内腐蚀的新方法是使用耐腐蚀合金复合层和固化的耐腐蚀合金管线，复合管线是用碳钢基材与各种耐腐蚀合金材料复合后制造生产的，如美国钢铁公司(AISI)的不锈钢AISI316、复合不锈钢和合金625及825，都已在实际应用中取得了良好效果。

总之，管道设备的腐蚀是直接关系到炼化企业安全生产的大问题，是不容忽视的客观存在，对此应有足够的认识。腐蚀控制也不是一朝一夕的事。而是一项伴随企业生产建设、长期的系统工程，必须给予高度的重视，进行系统的管理，以达到良好的效果。

参考文献

[1] 丁庆如．含硫原油高温腐蚀与选材化工腐蚀与防护[J]．化工腐蚀与防护，1995(4)：188．

[2] 孟丹．化工机械设备湿H2S介质应力腐蚀研究[J]．化学工程与装备，2010(9)：21．22．

[3] 周全根，丁香鱼，宋廷钰，惠宁．石油化工压力容器用钢的选择探究[J]．中国科技博览，2012(23)．

[4] 袁福贵．加强化工设备防腐控制的方法研究[J]．化工管理，2 O1 5，1 3(1 0)O1：254．

[5] [苏]科罗塔耶夫，马尔古洛夫．天然气和凝析油[M】．北京：石油工业出版社．1989：33．35．

作者简介：鹿学凤，性别：女，1968年生人，1990年毕业于北京化纤工学院，工学学士学位。现就职于辽阳石化研究院，高级工程师，从事信息情报研究工作。已在国内学术刊物上发表论文二十余篇。通讯地址：111003，辽宁省，辽阳石化公司研究院。电话：0419-5152443，email:luxuefeng@petrochina.com.cn

To investigate the anticorrosion measures of oil refining industry pipeline

LU Xue-feng 

(The research institute of Liaoyang Petrochemic  Company，Liaoning，111003，China)

Abstract：The corrosion phenomenon of refinery pipeline equipment is an unavoidable problem, Corrosion will bring many security risks to the use of chemical equipment, Shorten its service life, So it is necessary to take effective measures for corrosion protection in the manufacture of petroleum pipeline equipment. To delay or avoid corrosion, So as to prolong the service life of the equipment ,Promote safe production . Based on this , This article introduces the present situation of oil pipeline corrosion protection at home and abroad、Cause of corrosion of pipeline equipment 、Mechanism and characteristics of sulfide corrosion 、And the anticorrosion measures were discussed. 

Key words：Sulfur crude oil; pipeline corrosion; protection