雅克拉污水处理站污水管线腐蚀分析及治理建议_杨刚

2腐蚀现状
污水站投运至今，污水处理管线及储罐本体累计穿孔40次，主要集中在提升泵进口管线(7次)、接收罐进口管线和弯头(16次，采用多次补焊或更换管线、弯头)处。

其中，注水泵进口过滤器腐蚀穿孔2次(补焊后投用)；分水器预留阀前焊缝腐蚀穿孔6次(补焊后投用)；分水器排污管线焊缝处腐蚀穿孔4次(补焊后投用)；注水罐本体刺漏1次和沉降罐储罐本体刺漏3次(采用环氧树脂+玻璃布堵
漏)；沉降罐内中心筒刺漏(目前未处理)。

3腐蚀因素分析
腐蚀环境：pH 值小于7，弱酸性，产生去极化电化学腐蚀；高Cl -，产生封闭腐蚀电池；高Ca 2+，产生局部垢下腐蚀。

污水站污水化验数据见表1。

1雅克拉污水处理站概况
雅克拉污水处理站于2008年9月15日完工投运，设计处理污水量为500m 3/d ，处理后出水达到
A3排放标准，主要用于S6井污水回灌和DLK8井注水。

站内设有接收罐、沉降罐缓冲罐及注水罐各
1座，核桃壳过滤器、一级(二级)提升泵、喂水泵、回灌泵各2台，污油泵、污水泵、污泥泵各1台，污水站工艺流程如图1所示。

雅克拉污水处理站来水主
要有雅克拉站污水(日产污水40m 3/d)、YK12井单井流程污水(日产污水80m 3/d)和大涝坝站污水(日产污水40m 3/d)。

雅克拉站生产污水通过非金属管线打至污水站接收罐，其余来水先排放至污水池，经污水泵泵至接收罐。

污水站内埋地主管线为非金属管，管线入地、出地部分及地面部分为金属管线(材质为20号钢)。

污水站设计了药剂加注流程(缓蚀剂、净水剂)，但无除氧剂加注流程。

雅克拉污水处理站污水管线腐蚀分析及治理建议
杨刚，梁根生，丁卫平
(中国石化西北油田分公司雅克拉采气厂，新疆库车842017)
摘要
雅克拉污水处理站设计处理污水量为500m 3/d ，来水主要包括雅克拉站污水、YK12井单井流程污水和大涝坝站污水，处理后出水达到A3标准。

污水站自2008年投运至今，污水处理管线及储罐本体累计穿孔40次，主要集中在提升泵进口管线、接收罐进口管线和弯头，频繁更换金属管线和管件，腐蚀治理费用已达27.2万元。

影响腐蚀的因素包括污水pH 值、矿化度、溶解氧浓度、流体间歇性高流速冲刷、管线材质和加注药剂等。

对腐蚀因素进行分析后，建议将污水站低压金属管线更换为非金属管线，玻璃钢管线连接、玻璃钢管线与阀门连接采用承插式连接；将接收罐进口弯头更换为抗冲刷的改型弯头；增设除氧剂加注流程，降低溶解氧浓度；对加注药剂进行改性处理，减缓其对污水管线的腐蚀；在沉降罐开罐检查、处理时，将沉降罐中心筒更换为耐腐蚀材质或有涂层处理的中心筒。

关键词
污水管线腐蚀因素分析治理建议
作者简介：杨刚，助理工程师，2006年毕业于中国石油大学油气储运工程专业，目前主要从事地面油气集输管理工作。

E-mail ：yanggang_417@
车拉污水至污水池雅克拉站污水
200m 3接收罐一级提升泵沉降罐二级提升泵
核桃壳过滤器
注水罐
喂水泵
回灌泵
回灌S6井
缓蚀剂加注点净水剂加注点
图1污水站工艺流程简图
SINO-GLOBAL ENERGY ·103·
第10期
3.1pH 值的影响
雅克拉气田产出水的pH 值在6～6.5之间，弱酸环境容易产生氢去极化电化学腐蚀。

阴极反应：
2H ++2e=H 2；阳极反应：Fe-2e=Fe 2+。

在酸度条件下的碳钢溶失量大，低pH 值加速钢铁管线腐蚀。

3.2矿化度的影响
雅克拉污水站所处理的污水矿化度为49491～
249209mg/L 。

有实际研究结果表明，污水中Ca 2+、Mg 2+的存在会降低全面腐蚀，但局部腐蚀会增强；在有氧化剂存在时，Cl -可加剧腐蚀。

雅克拉污水中的高Cl -、高Ca 2+和高Mg 2+加剧了管线腐蚀。

3.3溶解氧腐蚀
污水站75%的污水来自于汽车拉运，属开式暴氧流程，溶解氧含量高，与雅克拉站闭排污水混合后，整个流程溶解氧的含量增大，加剧了污水接收系统的腐蚀，管线因严重的氧腐蚀而穿孔。

2010年1月25日利用溶解氧比色管对来液管线中溶解氧含量进行了测定，雅克拉站闭排中的含氧量较低，仅0.02mg/L ，而污水站外的污水池中的含氧量较高，含量为0.3～0.4mg/L 。

污水站污水接收罐进口的含氧量测定的结果为0.1～0.2mg/L ，含氧量值远远高于含油污水质量指标规定。

矿化度高于
5000mg/L 的污水溶解氧含量小于0.05mg/L 。

通常氧腐蚀比CO 2和H 2S 腐蚀更加严重(见图2)。

3.4间歇性高流速冲刷腐蚀
雅克拉站闭排来水量少，而污水池来水较多，
且采用间歇式方式泵入到污水接收罐中，操作方式采取污水池容量饱和时起泵，通常在4h 内将污水全部打入到污水接收罐中。

根据污水站接收来水情况，闭式生产流程来水
2m 3/h ，污水池的污水泵排量40m 3/h ，管线内瞬时流量为1.4m 3/h 。

仅有雅克拉站闭排来水时，流量小，流速较低，仅为0.068m/s ，对管线产生的冲刷较小；当污水池起泵后，管线内水流量为42m 3/h ，瞬间流量高，流速大，达1.428m/s ，对管线的冲刷大。

根据流速，在实验室内模拟现场生产工况进行了动态腐蚀实验，其结果见表2。

从表2可以看出，流速增大到1.5m/s 时，20号钢的腐蚀速率由流速0.1m/s 时的0.1210mm/a 上升到2.0043mm/a ，16Mn 钢的腐蚀速率由流速0.1m/s 时的0.1210mm/a 上升到1.3005mm/a 。

流速增加是一个动态腐蚀过程，流速的大小决定冲蚀破坏力的大小。

冲蚀使腐蚀速率较静态腐蚀相比会有很大的增加，并导致严重的局部腐蚀。

冲蚀破坏主要表现在如下3个方面：流体与管壁间的剪切力造成界面金属机械疲劳；由冲蚀形成的“微坑”及“擦痕”也为形成众多的微腐蚀电池创造了良好条件；冲蚀力还能将具有一定阻蚀作用的腐蚀产物层剥离带走，使活性金属表面始终暴露于腐蚀性介质中，从而加速腐蚀过程。

根据室内模拟动态实验结果，经计算可知站内管线流体流速控制在0.234~0.521m/s 之间为佳。

表1污水站污水主要离子含量数据表
地点水样名称化验时间pH 值Cl -/(mg ·L -1)总矿化度/(mg ·L -1)HCO 3-/(mg ·L -1)Ca 2+/(mg ·L -1)Mg 2+/(mg ·L -1)
大涝坝站站内含油污水2008-10-08 6.03013249491.6308.262258.43276.93雅克拉站
站内含油污水
2008-03-16 6.0151421249209.59191.495511364.5YK12井YK12井产水
2010-02-10
6.5
78555
129419.56
213.38
5790.76
877.72
表2室内两种流速下模拟动态实验结果
实验条件模拟工况1模拟工况2实验介质污水接收罐进口污水污水接收罐进口污水
试片浸泡方式试片全浸
试片全浸
实验温度/℃3535介质流速/(m ·s -1)0.1 1.5实验周期/h 7272实验压力常压密闭常压密闭除氧氮气除氧2h
氮气除氧2h
试片材质腐蚀速率/(mm ·a -1)
20号16Mn 20号16Mn 0.1210
0.1225
2.0043
1.3005
25
20151050
碳钢全面腐蚀
速率/(m i l ·a -1)
H 2S CO 2O 2
CO 2O 2H 2S 50110010022001503300
2004400
25055003006600
35077004008800
水相中的溶解气体浓度/(mg ·L -1)
图2几种典型腐蚀介质的腐蚀速率对比
说明：1mil/a=0.0254mm/a
2010年第15卷
·104·
SINO-GLOBAL ENERGY
Analysis and Control of Sewage Pipeline Corrosion in
Yakla Sewage Treatment Station
Yang Gang ，Liang Gensheng ，Ding Weiping
(Yakela Gas Production Plant ，SINOPEC Northwest Oilfield Company ，Kuche Xinjiang 842017)
[Abstract]The Yakla Sewage Treatment Station has a designed sewage treatment capacity of 500m 3/d.It main -ly treats sewage from the Yakla gas gathering and treatment station ，well YK12and the Dalaoba gas gather ing and treatment station.Water after being treated by the facility meets A3standards.Since the sewage treatment station became operational in 2008，its sewage treatment pipelines and storage tanks have been punched by corrosion 40times.Most of the corrosions happened to the inlet pipeline of the lift pump and the inlet pipeline and bend of the receiving tank.The costs of frequently replacing metallic pipelines and tubes and other costs in corrosion control have totaled 272，000Yuan.The factors affecting corrosion include pH ，mineral salt concentration and dissolved oxygen concentration of sewage ，the intermittent and high-flow rate washing of flu -ids ，the material used in the pipelines and the use of chemical agents.After analyzing the corrosion factors ，the authors of the article suggest ：replacing the low-pressure metallic pipelines with non-metal pipelines and us -ing bell and spigot joints for the connection between fiber reinforced plastic pipelines and between fiber rein -forced plastic pipelines and valves ；replacing the inlet bend of the receiving tank with an anti-washing retrofitted bend ；adding a deoxidant injection process to reduce the concentration of dissolved oxygen ；modifying the chem -ical agents for injection to mitigate its corrosion of sewage pipelines ；when opening the setting tank for exam -ination and treatment ，replacing the central cylinder in the setting tank with an anti-corrosion one or one with coating.
[Keywords]sewage pipeline ；corrosion factor ；analysis ；suggestions on control
3.5管线材质影响
污水站管线(20号)、储罐(Q235)为普通钢材质，管线材质在“暴氧”、高矿化度、弱酸性腐蚀环境下腐蚀速率增加。

储罐本体刺漏采用了环氧树脂+玻璃布堵漏措施，效果良好，避免了动火施工危险。

3.6药剂影响
污水站加注的药剂有缓蚀剂和净水剂。

FJ-3净水剂为强酸性药剂，pH 值为2，密度为1.25mg/L 。

提升泵间歇进液时，净水剂容易在进口管线底部、立管积聚，造成提升泵进口立管、底部管线、弯头等多次腐蚀穿孔。

4抢维修经济费用
污水站自2008年投运至今，污水管线和储罐已累计腐蚀刺漏40次，造成频繁更换金属管线和管件。

腐蚀不仅影响了污水站正常运行，而且抢修维护业务量大、费用高。

2009~2010年上半年，污水站管线腐蚀治理费用已达27.2万元。

5防腐治理建议
通过对污水站腐蚀现状和腐蚀因素分析，根据运行需要提出一些针对性的腐蚀治理建议：
建议将污水站低压金属管线更换为非金属管线，玻璃钢管线连接、玻璃钢管线与阀门连接采用承插式连接。

建议将接收罐进口弯头(普通材质金属弯头)更换为抗冲刷的改型弯头(如掺陶瓷的金属弯头、方墩直角弯头[1])。

建议污水站增设除氧剂加注流程，减少污水站“暴氧”腐蚀。

建议对污水站加注的药剂进行改性处理，以减缓所加药剂对污水管线的腐蚀。

沉降罐开罐检查、处理时，建议将沉降罐中心筒更换为耐腐蚀材质或有涂层处理的中心筒。

参考文献：
[1]
李明，羊东明.集输弯头选材改型在雅克拉气田CO 2腐蚀环境下应用[J].新疆地质，2009，27(增)：94-96.
(编辑常雪红)
·105·
第10期
杨刚等.雅克拉污水处理站污水管线腐蚀分析及治理建议。