海洋石油壓力容器保溫層腐蝕檢測預(yù)防

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摘要：海洋石油壓力容器保溫層下腐蝕嚴(yán)重，通過對機(jī)理分析，提出檢測、監(jiān)測及預(yù)防方案，對保溫層下腐蝕情況進(jìn)行治理。

關(guān)鍵詞：壓力容器；保溫層下腐蝕；檢測及預(yù)防；腐蝕機(jī)理

引言

海洋石油平臺壓力容器作為海洋石油的重要設(shè)備發(fā)揮著不可代替的作用，但由于海洋石油平臺容器長期處于海洋環(huán)境中，工作環(huán)境、濕度、溫度及海風(fēng)等因素都會對平臺容器造成保溫層下腐蝕的危害，危及海洋石油的安全生產(chǎn)及施工人員的生命安全。歷年海洋石油壓力容器所檢驗(yàn)出最多的問題是保溫層下腐蝕，部分容器的腐蝕情況已經(jīng)嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大腐蝕深度，一旦容器腐蝕繼續(xù)加深，強(qiáng)度受到影響，導(dǎo)致容器穿孔，油氣泄露，便會危及海洋石油安全生產(chǎn)及生產(chǎn)人員安全。

1保溫層下腐蝕機(jī)理

海洋石油平臺壓力容器一般所使用的保溫層為巖棉、橡塑棉等，吸附性和吸水性較強(qiáng)，一旦外部保護(hù)層由于強(qiáng)風(fēng)或人力因素導(dǎo)致破損，從而外部水源進(jìn)入保溫層內(nèi)，保溫層和容器外表面形成腐蝕環(huán)境，導(dǎo)致容器外表面金屬形成電化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕方程式[1]：陽極：O2+2H2O+4e=4OH-陰極：2Fe-4e=2Fe2+Fe2++2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)22Fe(OH)2+Fe(OH)2=Fe3O4+4H2O由上式得知，導(dǎo)致保溫層下金屬腐蝕的主要因素是水分和氧氣，同時(shí)在高溫的作用下，直接導(dǎo)致保溫層下腐蝕的速率增加。根據(jù)API579—2001第4.3.3部分得知，保溫層下腐蝕主要影響碳鋼、低合金鋼、300系列SS和雙相不銹鋼材料，碳鋼及低合金鋼的影響溫度為-12~350℃[2]，海洋石油生產(chǎn)所用大部分容器為碳鋼容器，使用溫度絕大部分在影響范圍內(nèi)（圖1）。

2腐蝕檢測

由于保溫層下腐蝕發(fā)生在保溫覆蓋層下，容器常規(guī)檢驗(yàn)及平臺日常巡檢等檢查均難以發(fā)現(xiàn)；通過歷年檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得知保溫層下腐蝕一般均發(fā)生在：①絕熱層、隔汽層、耐候性或者膠合輔料有損壞的容器上；②設(shè)計(jì)帶有直接焊接在容器壁的支撐環(huán)的設(shè)備；尤其是梯子和平臺夾、起重吊耳、噴嘴和加強(qiáng)環(huán)周圍；③容器油漆和涂層系統(tǒng)上局部損傷部位；④保溫托架及其他接管部位。在壓力容器定期檢驗(yàn)過程中及生產(chǎn)人員巡檢過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注此類位置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并治理。對于長時(shí)間使用的容器，其內(nèi)部保溫層老化嚴(yán)重，保溫保護(hù)層粉化嚴(yán)重并長期破損失修，拆除破損保溫進(jìn)行全面UT檢測配合相控陣C掃描對內(nèi)外腐蝕進(jìn)行檢測能夠達(dá)到很好的腐蝕檢測效果（圖2）。

3監(jiān)測及預(yù)防

通過保溫層下腐蝕機(jī)理分析可知，保溫層下腐蝕主要因素是水分、氧氣及溫度，通過現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)研得知，溫度不可調(diào)，氧氣控制困難，故通過對保溫層下水分進(jìn)行監(jiān)測為最佳方案，并通過改進(jìn)保溫施工工藝及保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫層下腐蝕預(yù)防能夠達(dá)到很好的效果（圖3）。保溫層下腐蝕監(jiān)測采用CUI探頭，其原理是當(dāng)容器表面或保溫層內(nèi)有液體，液體將尋找最低點(diǎn)的出口，并流入安裝到容器表面的液體收集漏斗中并導(dǎo)通電路，點(diǎn)亮電路中高強(qiáng)度LED燈進(jìn)行監(jiān)測提醒。采用憎水、疏水性能優(yōu)異及熱傳導(dǎo)率低的保溫材料，在保溫內(nèi)進(jìn)入外部水源時(shí)，能夠順利排除，保證保溫層內(nèi)不存在積水情況；采用輕質(zhì)保溫層，減少焊接在容器本體上的保溫托架及其他結(jié)構(gòu)，減少由于容器結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的水分積存情況；對施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)保溫層鋪設(shè)方式、接縫制作、保護(hù)層預(yù)制等程序，減少保溫層內(nèi)水分浸入及水分積存情況，從而達(dá)到保溫層下腐蝕預(yù)防的目的。

4結(jié)語

隨著海洋石油壓力容器服役老齡化問題的出現(xiàn)，越來越多的容器保護(hù)層及保溫層會出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致壓力容器保溫層下腐蝕越來越多，嚴(yán)重的會出現(xiàn)腐蝕穿孔、油氣泄露等情況，危及平臺安全生產(chǎn)及人員生命；實(shí)施壓力容器保溫層下腐蝕檢測、監(jiān)測及預(yù)防工作對海洋石油安全生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]任中華.保溫層下的腐蝕及涂層保護(hù)度的測量[J].國外油田工程，2000:46-48.

[2]APIRP571—2011煉油工業(yè)中影響固定設(shè)備的損傷機(jī)理[S].

作者：郭建東 劉清峰 呂勇華 單位：中海石油（中國）有限公司天津分公司