洛川输油站原油储罐加热盘管腐蚀分析及改进措施

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洛川输油站原油储罐加热盘管腐蚀分析及改进措施
摘要:针对洛川输油站内 1#罐以及 4#罐加热盘管破裂的现象,分析盘管在油罐
底部被腐蚀穿孔的原因,主要通过盘管外部腐蚀,即罐底腐蚀,盘管内部腐蚀,
主要是二氧化碳腐蚀及轻微的水击现象,提出了在生产中应该做到的措施,从而
有效的保护加热盘管,增长盘管的使用寿命。

最后针对参考别站方法,对盘管泄
漏检测方法进行改进。

关键词:原油储罐加热盘管罐底腐蚀
洛川输油站是长庆油田第一输油处的重要中间站之一,建于 2001 年,其主要
的功能除了密闭外输外,还需要一部分泄放进罐,向延炼交油,站内共有四座5000m2 拱顶罐用于原油储存,为了保持储罐内,原油的流动性,防止凝固。


储罐建成后,储罐底部的加热盘管起到了很重要的作用,但随着使用年限的增长
和利用率的增大,近些年,沿线的各站储罐加热盘管都有穿孔、破裂现象,使原
油通过回水管线进入污水井,站内污水井可检测出可燃气体浓度,影响了场站的
日常生产,因此,对加热盘管腐蚀的分析是很有必要的。

加热盘管腐蚀的分析可以从三种可能性着手,加热盘管外部腐蚀(即罐底部
原油腐蚀)、加热盘管内部冷凝水与二氧化碳腐蚀、水击对加热盘管影响。

1.加热盘管外部腐蚀
腐蚀的必要条件是氧和水共存。

油罐中存在沉淀物和含有氯化盐(如Mgcl2,Cacl2)的油水混合物,以及 H2s、Cl- 和硫酸盐还原菌等。

油罐内油品携带的水分
和罐内气体中的水蒸气的凝结,呈酸性,在腐蚀罐底的同时,也可将加热盘管的
外壁腐蚀,硫化氢在没有液态水时(气相状态)对设备腐蚀很轻,或基本无腐蚀,但在遇水时,极易水解,在水中发生的电离式为:H2S→H++HS-,在 H2S-H2O 体
系中的 H+、HS-、S2-和 H2S 对金属腐蚀为氢去极化作用,另一方面由于罐底附近
大量的Cacl2、Mgcl2 存在,Cacl2、Mgcl2 受热水解产生 HCl 所致,HCl 和 H2S 的
同时存在,会相互促进,使腐蚀加剧:Fe+2HCl→FeCl2+H2;
FeCl2+H2S→FeS+2HCl;FeS+2HCl→FeCl2+ H2S罐底的原油冲刷,对加热盘管外部
也有很大的影响,由于储罐经常进行来油泄放以及外交输油,罐底油泥较少时,
会经常受到原油的冲刷,当罐底油泥增多时,油泥中存在的细菌也会腐蚀钢管,
细菌中含有硫代硫酸盐、硫氧化细菌等。

以硫酸盐还原菌为例,在氢原子存在条件下,硫酸盐还原菌能将硫酸盐还原
成硫化物,从而存进了钢管表面的阳极离子化反应,加速加热盘管的腐蚀。

反应
式如下:
SO42-+8H+→S2-+4H20;
Fe2++S2-→FeS↓;
Fe→Fe2++2e-
2.加热盘管的内部腐蚀
加热盘管内部腐蚀主要是冷凝水与管中气体对管内壁的腐蚀,由于靖咸管道
的所处地域的原因,冬季生产运行时间较长,所以加热盘管使用时间相对较长,
其中管线中的冷凝水与气体会对管内壁造成腐蚀。

加热盘管内部也存在着电化学腐蚀,同种金属内部不同部位的电位差是由于
金属内部存在着晶间、电偶、缝隙等因素而产生过程中造成的,导致在同一金属
结构内部存在着众多小范围的阳极区和大片阴极区。

金属结构一旦处于电解质环
境中,腐蚀电池将开始工作。

当蒸汽停止供应时,盘管内有大量死水,提供了形
成原电池的环境条件,同时产生大量水锈。

3.水力方面对加热盘管的影响
水击也可能是对加热盘管有大的影响,当蒸汽从锅炉中进入加热盘管后,由
于温度的变化,立即产生大量的冷凝水,根据流体动力学基本理论进行分析,可
以得到加热盘管进气阀门开启过快、排水效果差事引发水击的直接因素。

当加热盘管内的流体在质点2处遇阻发生冲击的瞬间,其动压全部转化为静压,此时, 2 =0,质点2的断面压力 P 急剧增加,沿着盘管传播振荡,导致了
加热盘管内的水击现象。

根据1#罐加热盘管的平面排布,可以大概分析出排管中液体的压力排布,冷凝水经过排管换热器时,由于排管为四根管并联所以在各管
段中阻力损失相同的情况下,总阻力损失较大,所以,当冷凝水到出口端时,压
力较小,只需保证出口疏水阀无堵塞即可。

末端出水口受水流动压影响不大。

4.改进措施
(1)针对于罐底盘管的外部腐蚀,洛川站1#罐,换加热盘管罐内动火时,
在预置的盘管上使用了耐高温防锈硅酸锂富锌漆,它有着良好的耐高温、耐候性,耐水性好,并且具有良好的绝缘性,能有效的防止罐底油品,以及长期堆积的底
部油泥对加热盘管的影响,但是附着力及耐汽油性较差也是这种防腐漆的不足,
所以为了防止腐蚀的发生,涂料涂敷钱必须对盘管外表面金属进行喷砂处理,提
高盘管外部的粗糙度,增加涂层与盘管间附着力。

(2)关于罐底盘管的内部腐蚀,应针对洛川站内情况(冷凝罐与软水罐相通),防止冷凝回水系统中的二氧化碳进入水循环,减少二氧化碳含量,减缓整
个加热系统中的二氧化碳腐蚀;增加除氧设备,锅炉使用除氧水,减缓氧腐蚀,
停止给储罐供应蒸汽后,系统应尽量排除管线内的死水,防止死水腐蚀盘管内部,造成蚀坑;并把蒸汽进出口阀门关闭,防止空气进入系统中,减少氧腐蚀。

在盘
管铺设安装时,盘管应采用不同壁厚的无缝管,靠近出口低端管线壁厚适当增加
1~2mm,以提高该管段的磨损和腐蚀余量。

(3)针对管内防止水击现象发生方面,保证疏水阀的畅通以保证整条回水线路的畅通;当启动阀门的时候,必须缓慢开启加热盘管的进气阀门,控制初始蒸
汽的流量,刚启用加热盘管时,应先将加热盘管的出口阀门旁通阀门打开,进行
排水,带出口有蒸汽冒出后再关闭旁通阀门,启用疏水阀正常排水;停止加温时,必须缓慢关闭进气阀门,而出水口阀门不必关闭;在罐内,加热盘管的卡子应与
盘管保持可活动空间,防止蒸汽压力变化时,发生轻微水击,使管子受到外部应
力过大;在锅炉提供蒸汽压力方面,在洛川的锅炉岗,锅炉内部大小火转换设定
蒸汽压力一般范围为0.45Mp~0.55Mp,设定压力尽量减小范围,可以防止锅炉大
小火转换时,蒸汽压力变化幅度过大,造成盘管内压力变化大,蒸汽与冷凝水运
行不稳定。

同时,在铺设管线时,卡子不宜过紧或过松,应适当,防止出现水击
震荡时,管线卡的过紧会对管线本身造成影响。

(4)在洛川站工作期间,发生过4#罐(现在已清罐)加热盘管泄露,由于
无法及时发现,罐内油顺着回水进入污水井内,造成站内多处污水井内可燃气体
含量到达0.5%左右,对站内的安全生产造成了影响,借鉴他人的方法,可以在站
内回水管网内建立一套泄露检测系统,主要针对少量油随回水进入水循环系统,
在罐区每个回水管线上安装一个玻璃观察管,如下图
根据以上借鉴的改造措施,配合站内员工的巡检,就可以有效监护储罐内加
热盘管是否破裂,及时的发现和制止储油罐内原油流入回水循环中,保证生产工
作的安全。

参考文献:
[1]童华全.研究油气集输管道腐蚀与防腐措施[J].工程技术:全文版,2016(12):00203-00203.。

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