田雨

（常州市天成安全評(píng)價(jià)有限公司，江蘇 常州 213000）

隨著人們對(duì)化工產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，這就要求石油化工行業(yè)不斷地使用石油化工設(shè)備來(lái)生產(chǎn)化工產(chǎn)品。而石油化工設(shè)備的腐蝕情況對(duì)正常的生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)生了不利的影響，主要是由于機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高溫的狀態(tài)下工作，以及在石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)中長(zhǎng)期進(jìn)行的過(guò)酸過(guò)堿的化學(xué)反應(yīng)造成的設(shè)備腐蝕。設(shè)備的重度腐蝕不僅會(huì)導(dǎo)致化工設(shè)備的操作出現(xiàn)故障，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致安全事故，危及工人的生命，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，加強(qiáng)石油化工設(shè)備的防腐措施至關(guān)重要。

1 石油化工設(shè)備防腐的意義

作為石油化工生產(chǎn)過(guò)程中的難題，石油化工設(shè)備的腐蝕直接影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此，只有解決石油化工的設(shè)備防腐問(wèn)題，才能確保生產(chǎn)工藝的正常進(jìn)行。石油化工設(shè)備的腐蝕除了設(shè)備自身的因素，與外界環(huán)境的影響也密不可分。一旦設(shè)備發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，將影響設(shè)備的正常運(yùn)行和使用周期。嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。另外，在使用石化設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，如果石化設(shè)備的某些部位發(fā)生腐蝕，不僅會(huì)影響所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，而且由于腐蝕性氣體或液體的泄漏情況，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)對(duì)威脅工作人員的生命安全，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，做好石油化工設(shè)備的防腐工作，對(duì)保障工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全與環(huán)境的發(fā)展都具有重要意義。

2 石油化工設(shè)備腐蝕的常見(jiàn)原因

2.1 由于設(shè)備自身原因造成的腐蝕

在石油化工設(shè)備常見(jiàn)的腐蝕原因中，設(shè)備本身的原因占很大比例。首先，設(shè)備制造材料使用不當(dāng)。為了提高設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，往往出現(xiàn)以次充好、以低代高現(xiàn)象的產(chǎn)生。低質(zhì)量的設(shè)備材料，往往會(huì)加重設(shè)備的腐蝕程度，縮短設(shè)備的使用壽命。其次，存在材料管理不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。在石油化工設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，由于設(shè)備類型的不同，所需要的材料也越來(lái)越復(fù)雜，零部件和材料的使用也容易混淆。在這一過(guò)程中，材料管理存在一些問(wèn)題，這將增加設(shè)備的腐蝕可能性。最后，存在石化設(shè)備設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象。石油化工設(shè)備生產(chǎn)前，各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。如果在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備的承重力、強(qiáng)度、剛度等方面產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致設(shè)備在使用中產(chǎn)生局部松動(dòng)的現(xiàn)象，容易對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

2.2 高溫環(huán)境造成的設(shè)備腐蝕

石油化工原料在生產(chǎn)過(guò)程中往往含有腐蝕性物質(zhì)?；ぎa(chǎn)品和生產(chǎn)環(huán)境是密閉高溫的機(jī)械設(shè)備，促進(jìn)了腐蝕性物質(zhì)的氣化和蒸發(fā)，使腐蝕性物質(zhì)更易于反應(yīng)。調(diào)查顯示，溫度越高，石油化工設(shè)備的腐蝕程度就越大。由此可知，設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫的環(huán)境中會(huì)加速設(shè)備的腐蝕程度，嚴(yán)重影響化工設(shè)備的正常使用。

2.3 石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)

在石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，企業(yè)會(huì)根據(jù)需要添加一定的化學(xué)試劑達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)和工藝需求，而大部分的化學(xué)試劑往往存在一定的腐蝕性，不僅如此，隨著石油裂解反應(yīng)含量的增加，反應(yīng)生成的物質(zhì)多為腐蝕性物質(zhì)。且含有腐蝕性的物質(zhì)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)逸散到空氣中，改變?cè)O(shè)備材料金屬表面的特征，導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕。在生產(chǎn)過(guò)程中，石油化工生產(chǎn)設(shè)備還會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而加劇腐蝕。另外，硝酸的生產(chǎn)工藝主要依賴于石化行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈。因此，石油化工設(shè)備始終處于過(guò)酸的腐蝕環(huán)境中，加劇了石油化工設(shè)備的腐蝕程度。

3 石油化工設(shè)備的腐蝕壽命評(píng)價(jià)

在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，做好石油化工設(shè)備的壽命評(píng)價(jià)工作，對(duì)提高生產(chǎn)效率、合理安排設(shè)備運(yùn)行時(shí)間都極為重要。本文主要以輸油管道壽命評(píng)估為例，分析了石油化工設(shè)備腐蝕壽命評(píng)估的方法和內(nèi)容。對(duì)于不同情況的腐蝕所采取的剩余壽命評(píng)價(jià)方法也不盡相同。

3.1 全面腐蝕的壽命評(píng)價(jià)方法

對(duì)于全面腐蝕而言，所用的剩余壽命評(píng)價(jià)方法主要有以下兩種，分別為利用腐蝕余量進(jìn)行評(píng)價(jià)，及全面腐蝕速度直接計(jì)算出化工設(shè)備的直接壽命。

其中，利用腐蝕余量計(jì)算剩余壽命的主要方法是利用式(1）計(jì)算得出結(jié)果。

上式中C 為腐蝕余量；

利用全面腐蝕速度計(jì)算剩余壽命的主要方法是利用式(2）計(jì)算得出結(jié)果。

式中，B 為全面腐蝕速度；t 為設(shè)備厚度；tmin設(shè)備容許最小厚度。

3.2 局部腐蝕的壽命評(píng)價(jià)方法

對(duì)于局部腐蝕的剩余壽命評(píng)價(jià)方法，可直接利用式（1）、式（2）進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于局部腐蝕，上式中的B 和C 分別代表代表檢測(cè)部位的局部腐蝕余量和腐蝕速度，計(jì)算得出的t值（設(shè)備局部的容許厚度）受周?chē)g的位置和深度、應(yīng)力水平和材料的性質(zhì)等因素影響，可能會(huì)出現(xiàn)偏大的現(xiàn)象。

在局部腐蝕中存在腐蝕疲勞的現(xiàn)象，金屬被酸堿試劑時(shí)，某些部位的應(yīng)力遠(yuǎn)大于其他部位，從而加速了裂紋的形成，即腐蝕疲勞。腐蝕疲勞對(duì)材料的破壞速率取決于介質(zhì)的腐蝕和循環(huán)加載，在腐蝕與疲勞的相互作用下，材料的疲勞強(qiáng)度得到了很大的提高，因此，腐蝕疲勞損傷比純腐蝕更為嚴(yán)重。

腐蝕疲勞剩余壽命的計(jì)算方法是基于疲勞測(cè)試得到的應(yīng)力幅值（S）對(duì)應(yīng)的失效循環(huán)次數(shù)（N）曲線來(lái)計(jì)算的，S-N曲線通常是在實(shí)驗(yàn)室條件下通過(guò)使試樣完全失效得到的，因此，在試驗(yàn)結(jié)果中要考慮一些安全因素。對(duì)于恒定幅值應(yīng)力循環(huán)，剩余的疲勞壽命（Nr）可以通過(guò)N 和前期循環(huán)次數(shù)（Nf）計(jì)算得到。公式如下。

Nr=N-Nf

3.3 以石油管道為例進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)分析

對(duì)石油管道的使用壽命的評(píng)價(jià)過(guò)程，主要是基于可靠性理論和腐蝕理論進(jìn)行的。通過(guò)管道的目標(biāo)可靠性，對(duì)管道的剩余腐蝕壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了更好地進(jìn)行設(shè)備的壽命評(píng)價(jià)工作，了解影響設(shè)備使用壽命的因素極為重要，通過(guò)設(shè)備使用壽命的統(tǒng)計(jì)分析，腐蝕是影響設(shè)備使用壽命最重要的因素。而輸油管道腐蝕的主要原因是由于管道輸送的液體引起的管道內(nèi)部腐蝕，其次，是環(huán)境因素引起的輸油管道外部腐蝕。輸油管道剩余腐蝕壽命的評(píng)定方法，可以采用具體的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行表示，通過(guò)建立管道腐蝕速率模型對(duì)管道腐蝕的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

3.3.1 輸油管道剩余壽命的具體評(píng)價(jià)方法

石油化工設(shè)備的壽命評(píng)價(jià)方法主要可以通過(guò)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型表示，本文中選取輸油管道的壽命為例，管道腐蝕速率模型可以用具體的數(shù)學(xué)公式表示，用于預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)管道腐蝕的剩余壽命。輸油管道腐蝕的預(yù)期壽命公式如下：

式中，tf、tu分別表示管道的腐蝕使用壽命和已使用的時(shí)間，δ 和δ0分別表示輸油管道的壁厚和管道的最小允許壁厚。X 是指在tu時(shí)所能觀測(cè)到的最大腐蝕壁厚值，n 為時(shí)間常數(shù)，通常由管道腐蝕的內(nèi)外因素決定，一般在0.3 ～0.5。

計(jì)算t 后，管道的剩余腐蝕壽命tf 可由下式求得，其中ts 為管道防腐層的腐蝕壽命。

tr=tf+ts-tn

通過(guò)根據(jù)上述公式對(duì)管道腐蝕壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以得到各區(qū)域輸油管道的剩余腐蝕壽命，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)制定輸油管道的具體檢查時(shí)間和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，以降低管道的腐蝕情況，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3.4 石油化工設(shè)備壽命評(píng)價(jià)的注意事項(xiàng)

進(jìn)行腐蝕分析和剩余壽命評(píng)估時(shí)，應(yīng)制定綜合的操作計(jì)劃，包括確定腐蝕方式的檢測(cè)方法、損傷模型、損傷擴(kuò)展和剩余壽命的計(jì)算方案。綜合方案可以避免錯(cuò)誤的檢測(cè)數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤的損傷模型的出現(xiàn)，并顯示準(zhǔn)確的損傷機(jī)制。因此，將腐蝕分析和壽命評(píng)估相互聯(lián)系，才能提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石化設(shè)備的腐蝕會(huì)對(duì)正常的石油化工生產(chǎn)造成負(fù)面影響。而石油化工設(shè)備在使用過(guò)程中，由于各種因素的影響，經(jīng)常發(fā)生設(shè)備腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響化工設(shè)備的使用壽命。因此，企業(yè)應(yīng)采取分析設(shè)備腐蝕性的原因，提出相應(yīng)的解決措施，減少腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。