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        加氫裝置碳四進(jìn)料線彎頭泄漏及對(duì)策

        2015-11-29 08:03:26馮忠亮
        石油化工腐蝕與防護(hù) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:玻璃棉金相管體

        葛 晶,馮忠亮,郝 南

        (1.中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠,黑龍江 大慶 163714;2.中國(guó)石油大慶石化公司化工二廠,黑龍江 大慶 163714)

        某石化公司一套加氫裝置于1986 年6 月建成投產(chǎn)。某一天,裝置操作人員在巡檢中發(fā)現(xiàn)C4進(jìn)料線調(diào)節(jié)閥與原料汽化罐之間管線彎頭及管托處保溫鐵皮外附著白霜,初步判斷為混合C4 泄漏,停止裝置進(jìn)料,管線泄壓后拆開保溫檢查確認(rèn)是彎頭處發(fā)生泄漏。針對(duì)此次泄漏進(jìn)行了分析,并確定了解決方案。

        1 管線基本情況

        該管線級(jí)別為GC2,管內(nèi)介質(zhì)為混合C4,于1986 年6 月原始開工投用至今。查看PI 圖和原始資料該管線原設(shè)計(jì)沒有保溫,是1988 年12 月份增加的保溫,增加保溫原因是由于當(dāng)時(shí)裝置開停工頻繁,由于C4 中含水,冬季停工時(shí),管線掛蠟、凍凝,需要進(jìn)行蒸汽吹通,裸管吹通較困難,故增加保溫。管線基本參數(shù)及工藝條件見表1。

        表1 混合C4 線基本參數(shù)及工藝條件

        2 泄漏原因分析

        2.1 管線宏觀檢查分析

        由圖1 泄漏管線整體形態(tài)可以看出,管線的彎頭和立管段200 mm 長(zhǎng)度部分的外壁均發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕,水平管段靠近彎頭側(cè)400 mm 長(zhǎng)度部分的外壁也發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕,其余水平管段的外壁未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕跡象。由圖2 和圖3 可以看出,未腐蝕管段基本完好,外壁表面只有輕微的銹蝕,壁厚減薄量極小。而嚴(yán)重腐蝕管段的外壁布滿了腐蝕麻坑,麻坑大小為5~10 mm,造成壁厚減薄量很大。由圖4 和圖5 可以看出,整個(gè)彎頭腐蝕嚴(yán)重,外壁布滿了腐蝕麻坑,有多個(gè)泄漏點(diǎn),泄漏點(diǎn)位于彎頭外側(cè)區(qū)域,泄漏小孔較小,約為2~5 mm。為了測(cè)量彎頭壁厚的減薄量,切取彎頭截面,參見圖6。可以看出彎頭外壁的腐蝕麻坑造成壁厚減薄量很大,麻坑底部的壁厚小于1 mm。由圖7 管線內(nèi)壁形態(tài)可以看出,管線的內(nèi)壁基本未發(fā)生腐蝕減薄。

        圖1 泄漏管線(直管段+彎頭)

        圖2 直管段外壁腐蝕區(qū)域

        圖3 直管段外壁未腐蝕區(qū)域

        圖4 彎頭外壁腐蝕形態(tài)

        圖5 彎頭外壁腐蝕泄漏點(diǎn)

        圖6 彎頭壁厚截面形態(tài)

        圖7 管線內(nèi)壁形態(tài)

        2.2 管線外壁腐蝕檢測(cè)分析

        由圖8 和圖9 外壁腐蝕表面的成分分析譜圖可以看出,管體外壁腐蝕表面只含有O 和Fe 元素,未發(fā)現(xiàn)S 和Cl 等元素存在的跡象,這說(shuō)明管體外壁只發(fā)生了O 元素導(dǎo)致的氧化腐蝕[1]。

        圖8 直管段外壁腐蝕表面的成分譜圖

        圖9 彎頭外壁腐蝕表面的成分譜圖

        2.3 管體金相組織檢測(cè)分析

        由圖10 至圖12 金相組織圖片可以看出,直管段和彎頭的金相組織均相同,均為珠光體+鐵素體,屬于20 號(hào)鋼常規(guī)正火組織。管體的金相組織正常,晶粒度評(píng)定等級(jí)為7~8 級(jí),未發(fā)現(xiàn)粗大組織、非金屬夾雜物、異常組織,也未發(fā)現(xiàn)沿晶腐蝕的跡象。

        圖10 立管段管體的金相組織

        圖11 水平管段管體的金相組織

        圖12 彎頭管體的金相組織

        2.4 管線泄漏原因分析

        根據(jù)以上檢測(cè)分析結(jié)果可以確定,混合C4工藝管線的泄漏是由于管體外壁發(fā)生了大面積腐蝕,造成管壁嚴(yán)重減薄,最終導(dǎo)致泄漏。

        管線外壁腐蝕的性質(zhì)為金屬在酸性很弱或中性溶液里的電化學(xué)腐蝕,具體為碳鋼在水中最常發(fā)生的吸氧腐蝕[2]。其電極反應(yīng)如下:

        圖13 泄漏管線布局示意

        根據(jù)泄漏管線現(xiàn)場(chǎng)布局圖(參見圖13)可以看出,C4 進(jìn)料管線豎向穿過(guò)BV-103 平臺(tái),平臺(tái)下0.5 m 左右,由彎頭(泄漏)變?yōu)樗椒较?,潮濕環(huán)境形成的主要原因是BV-103 平臺(tái)雨水,通過(guò)該管線口下流到彎頭保溫鐵皮上,由于彎頭保溫鐵皮咬口較多且經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間使用,咬口防水性變差,雨水通過(guò)彎頭保溫鐵皮咬口滲入保溫材料玻璃棉管殼的玻璃棉中,又由于該管線內(nèi)介質(zhì)溫度較低(20~30 ℃),再加上玻璃棉管殼外部保溫鐵皮保護(hù)作用使得玻璃棉中雨水很難揮發(fā),這部分保溫層既含水又含空氣,形成富含氧的水溶液,與管線金屬表面接觸,構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)的原電池,造成管線外壁逐漸腐蝕,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的腐蝕作用,最終導(dǎo)致管線泄漏。

        3 解決方案

        (1)裝置已經(jīng)將此段管線及彎頭進(jìn)行更換,并將管線穿越平臺(tái)位置的鋼板擴(kuò)孔,避免雨水積留,滲入保溫棉;

        (2)深入貫徹包區(qū)包機(jī)檢查制度,加大隱患排查力度,做好三級(jí)巡檢,將隱患控制在萌芽狀態(tài)。

        (3)開展專項(xiàng)排查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,避免同類問(wèn)題的再次發(fā)生。

        (4)結(jié)合裝置實(shí)際,科學(xué)選擇理化檢驗(yàn)檢測(cè)點(diǎn),既要考慮管線內(nèi)部的沖刷、腐蝕因素,又要考慮管線外部的腐蝕環(huán)境的影響,使理化檢驗(yàn)更具有代表性。

        (5)結(jié)合本次C4 線的泄漏情況,將存在腐蝕跡象的管線列入大檢修計(jì)劃進(jìn)行整改,從根本上解決現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)上述從宏觀檢查、腐蝕產(chǎn)物檢測(cè)、金相組織檢測(cè)三方面進(jìn)行的效分析,得出了管線外壁在潮濕環(huán)境中因吸氧腐蝕造成管壁嚴(yán)重減薄,最終導(dǎo)致泄漏的結(jié)論。在大檢修期間,裝置對(duì)類似部位的80 多處管線、彎頭進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)有不同程度的腐蝕情況,其中有12 處嚴(yán)重,車間對(duì)這12 處進(jìn)行了更換,并對(duì)其他部位進(jìn)行了防腐處理,并將對(duì)應(yīng)位置的平臺(tái)鋼板擴(kuò)孔,重新更換保溫,徹底解決了該類問(wèn)題,消除了隱患,目前這80 多處管線運(yùn)行良好,保證了裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

        [1]梁成浩,李淑英.穩(wěn)定塔頂冷卻器腐蝕失效分析和防護(hù)措施[J].石油化工設(shè)備技術(shù),2000,21(3):47-55.

        [2]盧綺敏.石油工業(yè)中的腐蝕與防護(hù).中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001,10(1):136-141.

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