金聚慧

（中國石油撫順石化公司石油二廠，遼寧 撫順 113004）

0 引言

凈洗油管線作為常減壓蒸餾裝置的重要組成部分，其具有較高的服役溫度，而凈洗油中存在大量易引發(fā)腐蝕的元素及成分，通常在長期使用后會(huì)發(fā)生局部腐蝕，而相比于其他管線又較少的引發(fā)重視，從而造成嚴(yán)重的生產(chǎn)隱患。近期，某石化公司石油蒸餾車間凈洗油泵預(yù)熱管線上一個(gè)焊縫處出現(xiàn)了泄漏，泄漏點(diǎn)附近的管線管壁也發(fā)生了嚴(yán)重減薄，管線材質(zhì)為20鋼；規(guī)格為Φ32×（原始管壁厚度不詳，新更換的管壁厚度5mm）；管線內(nèi)介質(zhì)為凈洗油；壓力為0.5MPa；溫度為350℃。

為了查出腐蝕原因，增加管線的服役期限，對廠方送來的樣品進(jìn)行了材質(zhì)、金相、電鏡分析，研究了管線的腐蝕原因。

1 腐蝕結(jié)果與討論

1.1 管線的宏觀、低倍分析

廠方從管線的泄漏點(diǎn)附近割下一段管樣，該管樣壁厚不足1mm。

對管樣內(nèi)壁進(jìn)行觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，管樣內(nèi)壁布滿棕紅色的腐蝕產(chǎn)物，但未見明顯的蝕坑和裂紋存在，如圖1所示。

圖1 送檢管樣

1.2 管線的材質(zhì)分析

從管樣上切取塊狀樣品，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使用光譜儀等，對其材質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析。結(jié)果表明，管線的材質(zhì)成分符合20鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求（如表1所示）。

表1 管線材質(zhì)的化學(xué)成分（wt%）

1.3 管線的金相分析

從管樣上切取金相樣品，經(jīng)預(yù)磨、拋光、腐刻后，在顯微鏡下觀察分析，如圖2所示。

圖2 管樣的金相組織

管樣的外壁存在一定程度的腐蝕；管樣的內(nèi)壁較為平整，但也有腐蝕產(chǎn)物呈層狀存在，且易于剝落；管壁的金相組織為鐵素體+珠光體。

1.4 管線的電鏡分析

使用掃描電鏡，對管樣的內(nèi)壁和截面進(jìn)行形貌觀察和元素成分能譜分析，如圖3所示。

圖3 管樣內(nèi)壁的SEM+EDS

管樣的內(nèi)壁布滿了疏松多孔的腐蝕產(chǎn)物。能譜分析表明，這些腐蝕產(chǎn)物主要由O、Si、S、Mn、F等元素構(gòu)成，其中O、S、Fe的含量較高。

管樣內(nèi)、外壁均有腐蝕產(chǎn)物層存在，管樣內(nèi)壁的腐蝕產(chǎn)物層呈分層狀態(tài)，由成分不同的腐蝕產(chǎn)物構(gòu)成。能譜分析表明，存在氧化物層和硫化物層，如圖4所示。管樣外壁的腐蝕產(chǎn)物雖有開裂、分層狀態(tài)，但均由氧化物構(gòu)成，其中S（Cl）元素含量很少，如圖5所示。

圖5 管樣截面的BEM+EDS（外壁）

2 腐蝕原因分析

通過對凈洗油管線管樣的多項(xiàng)理化檢驗(yàn)分析，認(rèn)為該管線的減薄（穿孔）與管線內(nèi)介質(zhì)腐蝕、管線服役環(huán)境（溫度）和管線材質(zhì)等因素有著密切的關(guān)系[1-5]。

（1）介質(zhì)腐蝕

凈洗油（也稱洗滌油或減三線油）中均含有一定量的腐蝕性介質(zhì)，主要是環(huán)烷酸和硫化物，在一定環(huán)境條件下會(huì)對裝置及管線等產(chǎn)生腐蝕作用；

（2）服役溫度

凈洗油管線服役溫度在350℃，此溫度為環(huán)烷酸和硫化物腐蝕最為嚴(yán)重的溫度區(qū)域。環(huán)烷酸腐蝕溫度區(qū)間為240～425℃，尤其在270～280℃和350～400℃腐蝕更為劇烈；高溫硫腐蝕在溫度超過240℃時(shí)就會(huì)產(chǎn)生，當(dāng)溫度達(dá)到340～400℃ 時(shí)，S腐蝕最為嚴(yán)重。在凈洗油管線管樣內(nèi)壁檢測到的腐蝕產(chǎn)物（FeS）等就是很好的例證；

（3）管線材質(zhì)

凈洗油管線的材質(zhì)為20鋼，其抗環(huán)烷酸和高溫硫腐蝕的能力是很低的，如圖6所示。

圖6 幾種材料的：（1）環(huán)烷酸腐蝕速率曲線；（2）高溫硫腐蝕速率曲線

綜上所述，凈洗油管線在高溫環(huán)境以及介質(zhì)腐蝕作用下，管線內(nèi)壁不斷地減薄直至最后穿孔泄漏。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）凈洗油管線的材質(zhì)成分符合20鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求；

（2）凈洗油管線的金相組織為鐵素體+珠光體；

（3）凈洗油管線的減?。ù┛祝┦枪芫€內(nèi)介質(zhì)中的環(huán)烷酸和硫化物腐蝕作用的結(jié)果。

3.2 建議

（1）油品控制。在原油的采購和輸送過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮設(shè)備和管道的承受能力，從源頭上控制原油中硫含量和酸值，盡量不超過設(shè)防值；

（2）材質(zhì)升級(jí)。將凈洗油管線材質(zhì)由原來的20鋼升級(jí)為1Cr5Mo或06Cr18Ni11Ti，提高其抗高溫硫腐蝕的能力；

（3）腐蝕監(jiān)測。在凈洗油管線布置在線監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時(shí)關(guān)注設(shè)備和管線的腐蝕情況。同時(shí)，對重點(diǎn)部位的管線開展材質(zhì)分析工作，避免因材質(zhì)選用不當(dāng)而導(dǎo)致腐蝕加??；

（4）注緩蝕劑。在凈洗油管線腐蝕較為嚴(yán)重的部位注入高溫緩蝕劑，可以減緩腐蝕[6]。