低压湿式气柜腐蚀原因分析

日期：10-08 点击：491 属于：最新动态

1 气柜水样分析

中国石油天然气股份有限公司锦西石化分公司两个低压湿式螺旋气柜，曾分别进行单一涂料防护和涂料、阴极保护联合防护，取得了不同的防腐蚀效果。

分别对厂东、厂西两个气柜水样进行定期采样分析，分析结果列于表 1中。

数据分析结果表明：厂东气柜水呈弱酸性，pH值多为 6．5～6．8；厂西气柜水呈弱碱性，pH值多在7．0 8．8。此外从分析数据上看，两个气柜水中皆存在腐蚀性离子 cl～和 s 一，含量为相同数量级，cl一含量在 50mg／L以下，s 一含量不超过 290mg／L．属中等腐蚀性介质。

虽然厂西、厂东两个气柜的水质不尽相同，但只是呈极微弱的弱酸、弱碱性。因涂料的主要性能指标中给出的耐酸碱范围通常比较宽(如 5％HC1，10％NaOH，25oC)，因此弱酸、弱碱条件对涂层的性能几乎没有影响，却是对阴极保护和缓蚀剂的影响较大。弱酸条件下，阳极消耗比碱性条件下快，弱酸、弱碱条件下，选择的缓蚀剂各不相同。

2 气柜气样分析

2．1 仪器分析

利用炼油厂气体分析仪，分别对厂东、厂西两个气柜气样进行定期采样分析，结果见表 2。

数据分析结果显示：厂西气柜内酸性气体 s和 CO，体积分数多为 0．2％～0．4％，厂东气柜内酸性气体 s和 C02体积分数多为 3．0％～4．0％。结果表明：厂西气柜内酸性气体含量小于厂东气柜。

2．2 实验室定性分析

为了查找两个气柜气体酸碱性的差别，实验室做如下实验加以鉴别：利用 6个 1L气囊，分别采集厂西、厂东气柜气样，通人装有 400mL蒸馏水的广口瓶中，用 8904PHS一3C型酸度计测量其 pH值，实测结果如表 3所示。

实验结果表明：通人厂西气柜气样的蒸馏水DH值升高，呈弱碱性趋势；通人厂东气柜气样的蒸馏水 pH值降低，呈弱酸性趋势。这一实验结果与气柜水样分析结果相一致。分析厂西气柜内可能含有碱性气体(如氨气)或者是碱性气体含量高于厂东(目前炼油厂气体分析仪对氨气无法检测 )。通过对厂西部分装置 (如重油催化裂化装置、焦化装置和制氢装置)进行调研了解，重油催化裂化装置向气柜排入的石油气中有时带有少量的氨气。

2．3 蒸馏水中氨气检测

6个 1L气囊充满厂西气柜气体，通入装有400mL蒸馏水的广口瓶，采用《水中氨氮测定法》检测蒸馏水中 N 。两次检测结果相同，NH 含量均为 5．30mg／L，证明厂西气柜气体内确实含有NH，。因 NH，极易溶于水，其溶解度远远大于 H2S(H2S在 25c【=时的溶解度为 0．34／100g)。所以采集水样时闻到的是刺鼻的 H2S气味而不是 NH，。采用相同做法检测厂东气柜气体。未检出 NI-I3。

3 气柜外壁板腐蚀产物分析

分别收集厂东、厂西气柜罐壁及框架腐蚀产物，利用 x射线衍射和荧光光谱方法进行定性和半定量分析，分析结果如表 4所示。

化物与硫化物的混合物，氧化物的质量分数大于65％，硫化物的质量分数大于 10％。厂东罐壁腐蚀产物中 Fe0，和 SO，相对含量高于厂西，这一分析结果与气柜水样分析结果是相对应的。罐壁碳钢板在厂东弱酸条件下的腐蚀较厂西弱碱条件下的腐蚀要强一些。另外，在分析气柜框架腐蚀产物时发现厂西气柜框架腐蚀产物中 0，相对含量略高于厂东，说明厂西气柜所处大气环境较厂东气柜恶劣。现场调研发现，厂西框架同厂东框架相比其点蚀面积大且点蚀坑深。

4 厂西气柜防腐蚀现状

1998年 6～7月初厂西气柜选用 FX—D型耐油导静电内防腐蚀涂料，气柜投入运行一年后，钟罩顶板即出现漏点。罐壁上涂覆的漆膜出现开裂、剥离甚至脱落现象，中节个别地方露出底漆、甚至出现锈蚀斑点，表明防腐蚀涂层已失去保护作用。

5 防腐蚀层失效原因分析

5．1 涂料特性方面原因

FX—D型耐油导静电内防腐蚀涂料是以聚氨酯高分子网络为主要成膜物质，加入相应的导电添加剂制成的导静电防腐蚀涂料，该涂料具有聚氨酯防腐蚀涂料的特点。聚氨酯漆是反应性涂料，涂层的质量与施工有密切关系，对于底材的表面处理、施工环境的温度、湿度，施工道数间的衔接等等均须注意。聚氨酯漆当环境相对湿度大于 80％或钢材表面温度低于露点温度时不宜施工，雾、雪及风沙较大的天气禁止户外施工。

厂西气柜防腐蚀施工日期是在 1998年 6～7月初，正逢夏季，潮湿多雨或阳光曝晒，不利于施工。尤其对 FX—D型耐油导静电内防腐蚀涂料来讲，气候条件的影响更加明显。再加上气柜检修时间紧，施工队伍为了抢进度，有时对环境条件把握不准，湿度大或者是刚刚下过雨即开始施工，所以很难保证涂层质量。

5．2 表面处理不彻底

1998年厂西气柜防腐蚀施工时，采用手工机械除锈(即采用角向磨光机和直向磨光机对气柜壁板进行除锈)，要求手工机械除锈达到 St3级。根据(VX—D型耐油导静电内防腐涂料》产品说明书

要求采用喷砂或抛丸除锈，达到 Sa2．5级标准。虽然 St3级和 Sa2．5级标准对金属表面清理除锈程度较为接近，但在实际应用过程中 St3级很难达到也很难掌握。如果除锈不够彻底，必然会影响涂层的质量。经验证明：表面除锈越彻底，则涂层对金属表面的附着力越大，防腐蚀效果越好。通过调研，了解到对于气柜这样大型的防腐蚀施工工程来讲，许多石化企业都选用喷砂除锈工艺，1999年在厂东气柜防腐蚀中也选用了喷砂除锈工艺，取得了明显的防腐蚀效果。

5．3 防腐蚀施工质量监控方面

表面处理是气柜施工的难点，也是进行质量监控的重点。比较而言，厂东气柜检修时成立了以机动处、工程管理中心、气体车间、施工队伍为成员的监察小组，必要时监察小组亲临气柜，对钢板进行逐块检查，直到监察小组认为除锈达到要求后才能涂底漆。再如，遇上下雨天气柜水封槽里会存留有水，此时必须从人孔处用泵将各层水封槽内的水彻底抽出，确保水封槽干燥才能进行涂刷。否则水槽内因存有水将导致壁板漆膜不能完全固化，产生涂层缺陷。

5。4 防腐蚀施工工艺比较

厂西、厂东两气柜采用了完全不同的防腐蚀施工工艺，具体情况列于表 5中。从表 5可以看出，厂东气柜施工工艺较为细致，针对气柜内、外壁的特点，选用复合涂层。此外，采用阴极保护措施弥补了涂层的不足。尤其是在涂底漆前先涂一道 x一06—1乙烯磷化底漆对防止漆膜下腐蚀和增进底漆与金属表面的附着力，起到了很好的作用。

6 筛选涂料依据

因气柜内壁不受太阳光照射，涂料的老化过程慢，所以对于内壁涂料要求耐水、耐各种有害介质的腐蚀即可。根据经验，目前多数用户采用云铁环氧底漆、环氧富锌漆和环氧煤沥青玻璃鳞片等。厂东气柜 1999年防腐蚀施工时，选用环氧煤沥青玻璃鳞片涂料，2003年 5月气柜小修时进罐检查，现内外壁涂层大部分完好无损环氧煤沥青玻璃鳞片涂料适用于永久性或部分浸入水中的钢结构，公司埋地金属管线曾选用该涂料防护。涂料中加入玻璃鳞片是为了进一步提高其抗渗性能，增加耐久性。

而对于气柜外壁涂料的选择不仅要求耐水性、耐候性好，而且要求漆膜的附着力、表面强度、硬度要好，特别是要求抗老化性要好。气柜外壁涂料的选择对于气柜防腐蚀效果起决定性作用。根据经验，用户倾向于选用底、中、面漆配套组合工艺，根据各自气柜的特点，组合工艺形式各异。从中国石油天然气集团公司大庆石化总厂使用 LD—QG外壁防腐蚀涂料 10年和厂东气柜使用 LD—QG外壁防腐蚀涂料 6年情况来看，LD—QG外壁防腐蚀涂料较为适合。

7 结论

(1)厂西、厂东气柜水样存在较微弱的弱酸和弱碱性差别，这对涂层的影响极小，但对阴极保护中阳极块的消耗和缓蚀剂的选用有影响。

(2)气样分析结果表明两个气柜均含有 Hs和 c0，酸性气体，在夜间或冬季气柜冷壁上会凝析出含 CO 和 H2s等酸性气体的冷凝液，造成 Hs—CO 一H0电化学腐蚀。

(3)腐蚀产物分析结果表明其主要成分是硫化物和氧化物的混合物，H，s是腐蚀的主要原因，它能引起点蚀和应力腐蚀开裂。

(4)防腐蚀施工时的气温和湿度对保证施工质量起着重要作用，为尽量减少气候因素对气柜防腐蚀施工质量的影响，施工宜选择在暖和干燥的春季或秋季进行。

(5)除锈彻底是保证施工质量的重要环节，建议气柜采用喷砂除锈表面处理工艺。应加强除锈及中间各道漆施工的管理检查。各道漆膜的外观要平整，无针孔、气泡和流挂等现象。

(6)气柜的腐蚀原因是多方面的，湿式气柜的防护是一项大型防腐蚀工程，对防腐蚀设计方案、材料的选择及施工等方面必须慎重。实践经验表明，湿式气柜的防腐蚀方向是联合防护：防腐蚀涂料 +缓蚀剂 +牺牲阳极保护，防腐蚀效果好，使用寿命可达 5～10年，综合效益好。

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