论文部分内容阅读
摘要：保温技术在化工工艺设备上的应用取得了显著的节能效果。同时也制造了一些麻烦，即保温材料加速了金属表面腐蚀，称之为保温层下腐蚀。这可能造成设备的故障与停工，产品的泄漏，以及部分设备维修成本的大量增加，严重的甚至可能造成伤亡事故。基于此，本文就化工罐区压力管道的保温层下腐蚀和防护进行分析。
关键词：保温层下腐蚀;压力管道;防护措施
一、化工罐区压力管道保温层下腐蚀的影响因素
1、外部污染物进入。一般情况下，工业管道保温层由防护层、保温层构成，防护层的作用在于将保温层与外界环境隔离开来，避免保温层受雨、雪、污染物腐蚀。受防护层施工质量影响，例如，未做放水处理，保温层外未设置防潮层，导致外界气体、雨水进人保温材料，给保温层造成破坏。另外，一些污染物进人保温层下形成电解质，也会给工业管道造成腐蚀。
2、工作温度影响。工业管道在输送过程中温差变化较大，比如苯乙烯管线，外界环境温度最高到40℃以上，但管线内部温度维持在8--15℃，内外温差较大，容易造成大量的冷凝水积聚，从而造成管线腐蚀。内部工作温度是引起保温层下腐蚀的重要原因之一，尤其在高温作用下腐蚀速率较快。研究发现，当工业管道工作温度处在-4 -- 175℃时，最容易发生保温层下腐蚀，给密封胶、胶粘剂、防腐层等造成破坏。
3、防腐涂层失效。防腐涂层在防止工业管道保温层下腐蚀上发挥重要作用，其一旦失效会大大增加工业管道表面腐蚀概率。研究发现，在潮湿、封闭条件下锌的抗腐蚀性并没有预想的好，当温度达到50--175℃时，锌发生反应的速率较高，导致防腐涂层失效，因此，以往采用无机磷酸锌防腐漆，仍会发生严重的腐蚀。为避免防腐涂层失效，相关规范要求在50--175℃条件下循环或长期运行的工业管道禁止使用镀锌材料或无机锌防腐层。
4、保温材料影响。工业管道保温层下腐蚀受保温材料影响，保温材料中通常含有有氯化物。同时，诸如复合硅酸盐、玻璃棉、矿渣棉等一些较为常用的保温材料含有酸性化合物、硅酸盐、硫酸盐等，时常给工业管道造成腐蚀。另外，一些毛细型或开孔保温材料，当外界环境较潮湿时会从中吸收水分，使得外界污染物与钢材表面接触，引起腐蚀。
5、腐蚀介质。腐蚀介质的存在会加速处于潮湿环境中金属设备和管道的腐蚀，它们在水中具有高溶解性，水解后造成导致局部腐蚀的酸性环境，引起金属设备和管道过早失效。保温层下腐蚀常见的腐蚀介质以氮化物和硫酸盐为主，特别是奥氏体不锈钢由于保温结构中氧化物导致的外应力腐蚀开裂问题较为突出。
二、应对化工罐区压力管道保温层下腐蚀的防护措施
1、做好保温层施工质量管控。实际工作中，应合理布置保温层结构，防止水分进入保温层。对于易进水部位进行密封处理，减少水分进入保温层的数量，从根源上降低保温层下腐蚀发生的几率。例如某储运厂化工罐区苯乙烯储罐的付料管线在保温整体更换时，发现工业管道与与储罐的连接部位、法兰等处有较为严重的腐蚀，分析认为金属保护层开口处未进行密封处理，导致水分进人保温层，从而引发了工业管道的保温层下腐蚀。因此在金属保护层的开口处通过粘贴玻璃布、刷涂环氧树脂的方式进行密封。
2、做好防腐涂层质量管控。有效延长防腐涂层的使用寿命要从以下两点出发：①金属材料表面处理。金属表面处理是防腐涂层施工的关键，通过喷砂或电动等处理手段，使金属材料表面粗糙度达到一定的等级，良好的表面基层能够增加防腐涂层与金属表面的黏合力，延长防腐涂层的使用寿命。②防腐涂层方案的选择。防腐涂装方案应根据介质的操作温度及环境因素，按照最苛刻的条件选用涂料的种类及涂层的厚度，以保证防腐的效果。
3、推行个性化检验。个性化检验方案是使用单位根据保温层下工业管道的腐蚀特点，工艺设备的使用年限，制定有针对性的预检验方案，与检验单位制定的全面检验方案相结合，并在检验过程中予以执行。个性化检验方案明确了应重点检查的部位：保温破损部位;管道上所有支管和容器上小接管;保温金属保护层遇障碍物开口且容易呛水部位;直立管线保温末端弯头处;保温层下阀门、法兰、螺栓等附件。此外，还应做好工艺设备的年度检查，年度检查内容必须包含个性化检验要求的重点检查部位表，将保温层下腐蚀检查作为工艺设备年度检查的一项重点内容。
4、应用先进的检验手段。工业管道保温层下腐蚀具备隐蔽性，如果大面积拆除保温进行检查，必然造成施工成本过大。此时可采用先进的检验手段，如导波检验，在不必大面积拆除保温层的情况下，对检测的管道安全等级进行整体评估。同时，为防止碳钢保温层下腐蚀，在对腐蚀原因深人分析的基础上应积极采取针对性保护措施：①做好工业管道防水。做好工业管道防水是防止保温层下腐蚀发生的有效举措，因此，应结合工业管道材质，可以从设计、施工、维护3方面人手，做好防水。②慎重选取保温材料。首先，设计阶段应做好保温材料性能的分析，从性能、技术、经济等方面对不同保温材料进行充分的研究，使用知名厂家生产、防水性能好的保温材料，禁止使用毛细型、开孔保温材料。其次，注重考虑保温材料析出物造成的腐蚀。一些保温材料析出的物质会给碳钢产品造成腐蚀，因此，选用保温材料应做好其构成成分分析。
5、建立排查整治的长效机制。在保温层的包裹下，所发生的腐蚀很难被及时发现，偶然的检查无法保证发现所有腐蚀。以某储运厂苯乙烯管线为例，全厂1000多米，若大范围拆除保温层进行检查，过高的成本是企业无法承受的。因此可以采用导波检测技术，定期对各个区域进行能量损失程度的检查，用以判定腐蚀程度。在检查完毕后，还要对腐蚀情况予以详细记录，建立相应的档案，安排专门人员进行整改监控，以确保排查整治的长期运行。
三、小结
总之，在化工罐区压力管道采用保温结构后取得显著节能效果的同时，保温层下腐蚀也随即发生。我们需要从保温结构设计，保温材料的合理选用等方面使其腐蚀性最小，并在运行后期通過科学的手段尽可能的对保温层下腐蚀进行防护。
参考文献：
[1]曹德溟.探析炼油厂设备腐蚀机理与防护措施[J].化工管理，2018，67（1）.
[2]李强.热力管道腐蚀影响因素及防腐策略研究[J].山西建筑，2017，67（34）.
（作者单位：中特检管道工程（北京）有限公司）
关键词：保温层下腐蚀;压力管道;防护措施
一、化工罐区压力管道保温层下腐蚀的影响因素
1、外部污染物进入。一般情况下，工业管道保温层由防护层、保温层构成，防护层的作用在于将保温层与外界环境隔离开来，避免保温层受雨、雪、污染物腐蚀。受防护层施工质量影响，例如，未做放水处理，保温层外未设置防潮层，导致外界气体、雨水进人保温材料，给保温层造成破坏。另外，一些污染物进人保温层下形成电解质，也会给工业管道造成腐蚀。
2、工作温度影响。工业管道在输送过程中温差变化较大，比如苯乙烯管线，外界环境温度最高到40℃以上，但管线内部温度维持在8--15℃，内外温差较大，容易造成大量的冷凝水积聚，从而造成管线腐蚀。内部工作温度是引起保温层下腐蚀的重要原因之一，尤其在高温作用下腐蚀速率较快。研究发现，当工业管道工作温度处在-4 -- 175℃时，最容易发生保温层下腐蚀，给密封胶、胶粘剂、防腐层等造成破坏。
3、防腐涂层失效。防腐涂层在防止工业管道保温层下腐蚀上发挥重要作用，其一旦失效会大大增加工业管道表面腐蚀概率。研究发现，在潮湿、封闭条件下锌的抗腐蚀性并没有预想的好，当温度达到50--175℃时，锌发生反应的速率较高，导致防腐涂层失效，因此，以往采用无机磷酸锌防腐漆，仍会发生严重的腐蚀。为避免防腐涂层失效，相关规范要求在50--175℃条件下循环或长期运行的工业管道禁止使用镀锌材料或无机锌防腐层。
4、保温材料影响。工业管道保温层下腐蚀受保温材料影响，保温材料中通常含有有氯化物。同时，诸如复合硅酸盐、玻璃棉、矿渣棉等一些较为常用的保温材料含有酸性化合物、硅酸盐、硫酸盐等，时常给工业管道造成腐蚀。另外，一些毛细型或开孔保温材料，当外界环境较潮湿时会从中吸收水分，使得外界污染物与钢材表面接触，引起腐蚀。
5、腐蚀介质。腐蚀介质的存在会加速处于潮湿环境中金属设备和管道的腐蚀，它们在水中具有高溶解性，水解后造成导致局部腐蚀的酸性环境，引起金属设备和管道过早失效。保温层下腐蚀常见的腐蚀介质以氮化物和硫酸盐为主，特别是奥氏体不锈钢由于保温结构中氧化物导致的外应力腐蚀开裂问题较为突出。
二、应对化工罐区压力管道保温层下腐蚀的防护措施
1、做好保温层施工质量管控。实际工作中，应合理布置保温层结构，防止水分进入保温层。对于易进水部位进行密封处理，减少水分进入保温层的数量，从根源上降低保温层下腐蚀发生的几率。例如某储运厂化工罐区苯乙烯储罐的付料管线在保温整体更换时，发现工业管道与与储罐的连接部位、法兰等处有较为严重的腐蚀，分析认为金属保护层开口处未进行密封处理，导致水分进人保温层，从而引发了工业管道的保温层下腐蚀。因此在金属保护层的开口处通过粘贴玻璃布、刷涂环氧树脂的方式进行密封。
2、做好防腐涂层质量管控。有效延长防腐涂层的使用寿命要从以下两点出发：①金属材料表面处理。金属表面处理是防腐涂层施工的关键，通过喷砂或电动等处理手段，使金属材料表面粗糙度达到一定的等级，良好的表面基层能够增加防腐涂层与金属表面的黏合力，延长防腐涂层的使用寿命。②防腐涂层方案的选择。防腐涂装方案应根据介质的操作温度及环境因素，按照最苛刻的条件选用涂料的种类及涂层的厚度，以保证防腐的效果。
3、推行个性化检验。个性化检验方案是使用单位根据保温层下工业管道的腐蚀特点，工艺设备的使用年限，制定有针对性的预检验方案，与检验单位制定的全面检验方案相结合，并在检验过程中予以执行。个性化检验方案明确了应重点检查的部位：保温破损部位;管道上所有支管和容器上小接管;保温金属保护层遇障碍物开口且容易呛水部位;直立管线保温末端弯头处;保温层下阀门、法兰、螺栓等附件。此外，还应做好工艺设备的年度检查，年度检查内容必须包含个性化检验要求的重点检查部位表，将保温层下腐蚀检查作为工艺设备年度检查的一项重点内容。
4、应用先进的检验手段。工业管道保温层下腐蚀具备隐蔽性，如果大面积拆除保温进行检查，必然造成施工成本过大。此时可采用先进的检验手段，如导波检验，在不必大面积拆除保温层的情况下，对检测的管道安全等级进行整体评估。同时，为防止碳钢保温层下腐蚀，在对腐蚀原因深人分析的基础上应积极采取针对性保护措施：①做好工业管道防水。做好工业管道防水是防止保温层下腐蚀发生的有效举措，因此，应结合工业管道材质，可以从设计、施工、维护3方面人手，做好防水。②慎重选取保温材料。首先，设计阶段应做好保温材料性能的分析，从性能、技术、经济等方面对不同保温材料进行充分的研究，使用知名厂家生产、防水性能好的保温材料，禁止使用毛细型、开孔保温材料。其次，注重考虑保温材料析出物造成的腐蚀。一些保温材料析出的物质会给碳钢产品造成腐蚀，因此，选用保温材料应做好其构成成分分析。
5、建立排查整治的长效机制。在保温层的包裹下，所发生的腐蚀很难被及时发现，偶然的检查无法保证发现所有腐蚀。以某储运厂苯乙烯管线为例，全厂1000多米，若大范围拆除保温层进行检查，过高的成本是企业无法承受的。因此可以采用导波检测技术，定期对各个区域进行能量损失程度的检查，用以判定腐蚀程度。在检查完毕后，还要对腐蚀情况予以详细记录，建立相应的档案，安排专门人员进行整改监控，以确保排查整治的长期运行。
三、小结
总之，在化工罐区压力管道采用保温结构后取得显著节能效果的同时，保温层下腐蚀也随即发生。我们需要从保温结构设计，保温材料的合理选用等方面使其腐蚀性最小，并在运行后期通過科学的手段尽可能的对保温层下腐蚀进行防护。
参考文献：
[1]曹德溟.探析炼油厂设备腐蚀机理与防护措施[J].化工管理，2018，67（1）.
[2]李强.热力管道腐蚀影响因素及防腐策略研究[J].山西建筑，2017，67（34）.
（作者单位：中特检管道工程（北京）有限公司）