賈益軍，周國華

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院揚州分院，江蘇揚州225200）

　　[摘要]對某烯烴廠成套裝置中的管道存在的缺陷，從腐蝕機理、使用環境、安全管理等方面詳細分析了原因，進行了安全狀況等級評定，提出了處理方案和今后應采取的預防措施。

　　[關鍵詞]壓力管道：局部腐蝕：腐蝕機理；使用環境；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中，發現存在不同程度的缺陷60多處，現就其中一處較嚴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80年代安裝投用，后又經過多次改裝、修理，因此該裝置壓力管道的設計及安裝資料基本丟失，只存有管道單線圖和部分參數，設計標準不明。該處管道名稱：C₂/S管道，管道級別：GC2，公稱直徑：Φ114.3mm，壁厚：6.0mm，長度48.50m，設計壓力：5.09Mpa，設計溫度：510℃，工作壓力：2.26Mpa，工作溫度：-17.7℃，輸送介質：C₂/S（液），管道材質：STPL39（相當于國內16Mn），有保溫層。本次為首次檢驗，未進行過在線檢驗，沒有運行、維修記錄。

2、管道檢驗情況

該條有典型腐蝕缺陷的管道總長48.50m，在對現有資料進行認真審查后，編制了檢驗方案。根據檢驗方案，檢驗時對部分重點部位撤除了保溫層，經外部宏觀檢查及壁厚測定發現，該壓力管道母材有不同程度的腐蝕，在進一步擴大了保溫層撤除區域后檢查發現，多處母材嚴重腐蝕。現選取一處最嚴重的腐蝕缺陷進行分析。

3、缺陷描述

經實際檢測和計算，根據《在用工業管道定期檢驗規程》（2003）第四十七條的規定，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定為4級，并按規定出具了《特種設備檢驗意見通知書》，填寫了檢驗案例。

4、缺陷原因分析

　　4.1腐蝕分類

　　金屬在外界環境影響下，遭受到化學和電化學的作用而引起腐蝕失效，腐蝕失效現象是普遍存在的。由于材料表面與環境介質發生化學或電化學反應而引起的材料的破壞或變質稱為材料的腐蝕。腐蝕的分類有以下幾種：

　　按腐蝕反應的機理分為：化學腐蝕和電化學腐蝕；按腐蝕的環境分為：大氣腐蝕、水和蒸汽腐蝕、土壤腐蝕、化學介質腐蝕；按腐蝕的形態可分為兩大類：全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕又分應力腐蝕破裂、點蝕、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，而且難以發現，常常是突發性和災難性的，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%。經分析該缺陷屬于電化學腐蝕引起的局部腐蝕。

　　4.2電化學腐蝕機理

電化學腐蝕：金屬材料與電解質溶液接觸，通過電極反應產生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，其反應過程稱為陽極反應過程，反應產物是進入介質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）；介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原，其反應過程稱為陰極反應過程。腐蝕電池中的反應是以最大限度的不可逆方式進行。

　　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，保溫層內結水，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，結果在管道表面形成了一層電解質溶液，它與管道中的鐵和少量的碳形成無數微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化。電化學腐蝕是造成管道腐蝕的主要原因。

　　整個腐蝕過程可用下面的電化學反應式表述：

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

　　氫氧化亞鐵將轉化變為灰黑色的磁性氧化物：

3Fe(OH)₂→Fe₂O₂+2H₂O+H₂↑

　　在氧較充分的條件下，氫氧化亞鐵將進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

　　對于最先出現腐蝕產物堆積的部位，溶解的金屬離子不斷向外擴散，從而引起金屬的局部腐蝕的擴大，且這種腐蝕的作用是有限的。但在潮濕的環境下，由于金屬表面與腐蝕產物（鐵垢）之間的電位差異，從而形成的腐蝕原電池，產生電化學腐蝕。腐蝕產物堆積處為陽極，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，會出現長期而頻繁的干、濕、冷、熱的變換，從而造成該部位溶液的濃縮，加之氧的不斷補充，該腐蝕進一步加重。因此，在該處必將形成較為嚴重的局部腐蝕蝕坑，甚至導致腐蝕穿孔的發生。

5、缺陷處理及相關對策

　　對管道損壞的缺陷部位按國家有關法規、標準的規定，及時進行更換管道或補焊；
　　對壓力管道的管理，應從設計、安裝、使用、維修、定期檢驗等各個方面，嚴格按照國家有關法規、標準的規定要求進行；
　　采用有效的防腐措施和壓力管道防腐技術，做好壓力管道的防腐蝕工作；
　　加強壓力管道的維護保養，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；
　　加強壓力管道使用中的巡查，特別是重點腐蝕監控部位，發現異常情況及時處理，防止缺陷進一步加深。
　　對壓力管道腐蝕事故應嚴格進行分析和處理，找出腐蝕原因，總結經驗，制定出有效預防措施。

◆參考文獻

　　[1]在用工業管道定期檢驗規程（2003）[S]．
　　[2]張和官．壓力容器安全運行與管理[M]．合肥：安徽科學技術出版社，2001，214~221.
　　[3]沈松泉．壓力管道安全技術[M]．南京：東南大學出版社，2000，109~119.

責任編輯：張春穎

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