煉油廠酸性水罐的腐蝕原因分析及防腐蝕措施

邢萌萌

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

煉油廠通常在硫磺車間設(shè)置有酸性水氣體裝置，用于對減壓、催化、加氫等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的含硫廢水進(jìn)行處理。酸性水罐發(fā)揮著緩沖與儲(chǔ)存含硫廢水的作用，再加上煉油原料成份較為復(fù)雜，含有硫化物、氨、硝酸鹽等多種具備較強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，會(huì)對罐內(nèi)環(huán)氧性防腐涂層造成極大破壞，裸露和腐蝕金屬層。酸性水罐的腐蝕部位主要在罐底與罐壁，尤其是在焊道附近極易由于腐蝕而出現(xiàn)穿透性裂紋，不但影響酸性水罐的正常使用，而且會(huì)污染周邊環(huán)境。

1 酸性水罐產(chǎn)生腐蝕的原因分析

煉油廠的酸性水罐對于操作的條件要求相對較高，主要是對含硫化物、氨、硝酸鹽、酚、油等的原料水進(jìn)行處理，原料水的pH 值為10±0.5，溫度在65～70 ℃，碳鋼在這一環(huán)境下極易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，尤其是在焊口、彎曲變形處出現(xiàn)腐蝕開裂問題，其他處的金屬表面也會(huì)發(fā)生均勻腐蝕。常規(guī)措施如采用環(huán)氧系防腐涂層的保護(hù)效果不太理想，通常在2～4 個(gè)月就會(huì)失去作用。

1.1 酸性水罐涂層表面受損

污水中的酚類會(huì)對常溫環(huán)境下的環(huán)氧、酚醛類的防腐涂層造成腐蝕，而這些涂層在65～70 ℃的污水中，防腐涂層損壞速度會(huì)進(jìn)一步加快。正是因?yàn)橛袡C(jī)涂層具備這樣的特性，所以在含有腐蝕介質(zhì)的原料水中，小分子氣體、介質(zhì)極易穿入有機(jī)涂層中，使防腐涂層的原有分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，不但降低其耐溫性能，而且會(huì)使涂層變軟、發(fā)泡進(jìn)而硬化，失去防腐作用。

1.2 涂層下金屬腐蝕

酸性水罐的金屬層發(fā)生腐蝕主要是由于H2S 溶解于水中和金屬發(fā)生腐蝕反應(yīng)，尤其是在應(yīng)力集中處還會(huì)出現(xiàn)由于硫化物應(yīng)力腐蝕造成的開裂問題。氨易溶于水，且與水結(jié)合在低溫環(huán)境下會(huì)生成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的NH3·H2O 晶體水合物，一旦受熱即會(huì)發(fā)生電解反應(yīng)，出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕。并且在硫化氫與氨共同作用下，腐蝕反應(yīng)進(jìn)一步加劇。電化學(xué)方面的不均勻性通常存在于金屬材料表面，薄弱點(diǎn)與缺陷部位電位相對較低，極易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕，涂層出現(xiàn)劃痕、小孔、縫隙、裂紋等都會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致金屬層開裂。

2 防腐蝕材料的選擇

從金屬發(fā)生腐蝕的根源分析，必須選擇滿足生產(chǎn)運(yùn)作實(shí)際條件的防腐涂層，才能有效解決煉油廠酸性水罐的腐蝕問題。在防腐材料選擇過程中需要堅(jiān)持爭取一次性做好的原則，不走彎路，慎重做好防腐材料選擇。采用涂料掛片的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)篩選合適的防腐涂料。目前防腐性能普遍較好的是鈦納米聚合物涂料。納米鈦樹脂聚合物是一類全新涂料，耐腐蝕性能較好，不但耐沸水而且在海水環(huán)境中保持狀態(tài)10 年不腐，并且具備較高的硬度與耐磨性，在煉油廠酸性水罐防腐方面能夠保持6 年以上的防腐效果。

3 防腐層的選擇與要求

3.1 防腐層的選擇

經(jīng)過對酸性水罐儲(chǔ)存介質(zhì)特點(diǎn)分析，現(xiàn)階段XK-252 型耐酸堿鹽鈦納米聚合物涂料的應(yīng)用方面采取了底、中、面三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涂層厚度在210 μm 以上，僅僅需要采用環(huán)氧、酚醛類涂層用量的1/2 即可獲得相同的厚度，耐腐蝕性能卻要遠(yuǎn)高于環(huán)氧、酚醛類的涂層效果，且經(jīng)濟(jì)效益也比較高。該種材料其具有良好的耐磨、耐腐蝕性能，將其覆蓋與產(chǎn)品表面可以讓產(chǎn)品承受沸水，以及在海水中浸泡10 年而不受損害。不僅如此能夠大大提高涂層的耐磨性與硬度，其在諸多防腐涂料中其具有顯著的性能。

3.2 防腐層的要求

對防腐層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵守耐腐蝕性、耐磨性、耐熱性原則，同時(shí)還應(yīng)具備較好的抗沖擊性與韌性，附著力的要求也較高。防腐層的層數(shù)設(shè)計(jì)為5 層，涂層干膜的厚度要在200 μm 以上，設(shè)計(jì)要求的使用壽命在15 年以上。

4 防腐層施工與驗(yàn)收

4.1 做好施工前期準(zhǔn)備工作

包括對技術(shù)、設(shè)計(jì)圖紙等的充分了解，做好交底工作；在編制實(shí)施方案時(shí)充分遵循準(zhǔn)確、安全、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的原則；做好相關(guān)施工器具、檢測設(shè)備、材料的準(zhǔn)備、檢驗(yàn)工作；按照施工計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，布置水電基礎(chǔ)設(shè)施等。

4.2 進(jìn)行清洗油污施工

在罐內(nèi)清掃方面要正確安裝引風(fēng)機(jī)與抽風(fēng)機(jī)，做好換氣工作后搭設(shè)腳手架對油污等進(jìn)行高壓清洗，在搭設(shè)腳手架時(shí)必須注意留設(shè)足夠的操作空間，同時(shí)注意安全，在拆除腳手架時(shí)注意不要損壞涂層。操作人員在進(jìn)入罐中作業(yè)是要佩戴好防毒面具，先用刮刀等工具清理罐內(nèi)凝結(jié)物，再用水刷洗干凈，按照先罐頂再罐壁后罐底的順序進(jìn)行。

4.3 金屬噴砂除銹施工

由于防腐層厚度要求要大于200 μm，所以確定噴砂后的表面粗糙度要控制在45 μm 左右。進(jìn)行機(jī)械噴砂應(yīng)注意盡量縮短風(fēng)源、噴砂機(jī)兩者與工作面間距，同時(shí)注意避免噴砂系統(tǒng)出現(xiàn)漏氣，以及使用長度合適的噴砂軟管，減低壓力降。噴砂磨料要干燥保存，噴砂前先進(jìn)行空噴一段時(shí)間，去除噴管內(nèi)水分。在砂的選用方面結(jié)合表面粗糙度選擇粒度1～3 mm 的砂料，且要求砂料清潔干燥、無油脂、要有棱角。先用河砂噴一遍去除金屬表面油污，然后再用石英砂噴涂，并將表面粗糙度控制在45 μm左右。噴砂除銹的順序?yàn)橄裙薜祝俟揄?，后罐壁的施工順序。罐?nèi)噴砂、噴涂必須做好通風(fēng)措施，改善溶劑揮發(fā)與涂層固化效果的同事確保罐內(nèi)氣體濃度小于危險(xiǎn)濃度，并且作業(yè)人員需按要求穿戴好防護(hù)服。

4.4 涂料施工

鈦納米聚合物涂料屬于雙組分涂料，在開始施工前需要混合兩組分。在進(jìn)行涂料配制前要確定涂料組分是否與要求的型號一致，有無失效等情況，并攪拌均勻確保底部沒有沉積。取合適的比例進(jìn)行試涂，對效果進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)試涂的效果使用涂料配套的稀釋劑對混合液進(jìn)行稀釋到合適水平，然后使用濾網(wǎng)進(jìn)行過濾之后方可施涂。在施涂時(shí)若是發(fā)現(xiàn)涂料反應(yīng)過度變得粘稠則立即停止施涂，重新配置涂料，并合理控制配置的量。

按照單涂厚度與涂覆面積來計(jì)算A、B 組分和稀釋比例，合理控制配料量避免配備數(shù)量偏多，導(dǎo)致涂料超出時(shí)間而出現(xiàn)過度熟化增稠的情況。通?？刂破鋽?shù)量在1～2 h 內(nèi)使用完畢為最佳，以確保涂膜的質(zhì)量。

4.5 涂覆工藝

施工前涂覆施工主要采用滾刷的方式進(jìn)行，若是工作面較小則可采用毛刷進(jìn)行施工。表面完全干燥之后，按照由上至下的順序涂覆，在此之前需要做好罐底的保護(hù)措施避免涂料掉落在罐底上形成瘤節(jié)，均勻涂抹不可有遺漏。需待上一道涂料涂覆表面干燥之后（一般間隔12 h）才能進(jìn)行下一道涂料涂覆。每層涂料的涂覆時(shí)間間隔需超過12 h，待最后一道涂料涂覆完成后，在常溫環(huán)境下完全固化且超過7 d 之后才能夠投入使用。如若固化溫度在10 ℃以下，則需要控制其固化時(shí)間不低于15 d。

施工時(shí)應(yīng)注意測定不同部位涂層厚度，及時(shí)調(diào)整涂覆工藝確保防腐層厚度達(dá)標(biāo)。在實(shí)際涂覆過程中需要注意如下事項(xiàng)：①禁止用手與處理后的金屬表面相接觸，防止手汗導(dǎo)致金屬發(fā)生腐蝕，因?yàn)楹挂航佑|到金屬會(huì)在金屬表面形成一層汗液膜，讓金屬產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)從而出現(xiàn)腐蝕的情況，所以必須要求施工人員佩戴手套與指套；②在用漆涂刷過程中，需要按照先上下、后左右的原則來進(jìn)行；③注意控制蘸漆的量，切勿過多導(dǎo)致其出現(xiàn)滴落；④在涂裝過程中，需要控制漆刷距離，其不可過遠(yuǎn)，防止漆膜偏??；⑤若碰到凸出、彎角、邊緣以及表面粗糙等情況需格外注意，最好先預(yù)涂一遍；⑥若采取滾筒滾涂，則需要確保滾筒上均勻分布油漆，且滾筒滾速穩(wěn)定，不能過快，并且禁止大力壓碾滾筒。

4.6 質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）對防腐層進(jìn)行最終質(zhì)量檢驗(yàn)。在涂覆完成并完全固化之后要從外觀、厚度、粘結(jié)力、漏點(diǎn)等方面對防腐層進(jìn)行檢驗(yàn)，并做好檢驗(yàn)記錄。確保防腐層表面光滑平整，沒有漏涂、脫皮、氣泡等問題，和斑痕等缺陷存在。一旦出現(xiàn)以上問題，需要重新試試表面預(yù)處理工作。

（2）按照頂、壁、面三部分對涂層厚度、粘結(jié)力進(jìn)行檢驗(yàn)。確保符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，對于出現(xiàn)測點(diǎn)不合部分要擴(kuò)大檢測范圍，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）仔細(xì)檢查防腐層的粘結(jié)力。在檢查過程中，需垂直使用鋒利的刀刃將防腐層劃開，形成一個(gè)40 mm 左右的邊長，45°左右夾角的V 形切口。在切割線交點(diǎn)用刀尖將切口內(nèi)的防腐層挑剝開來，如若挑起部位出現(xiàn)脆性點(diǎn)狀斷裂，而不是成片挑起或剝離的狀況，就說明防腐層粘結(jié)力達(dá)標(biāo)。對于經(jīng)過粘結(jié)力檢驗(yàn)損傷的內(nèi)防腐層需要根據(jù)相應(yīng)要求來實(shí)施修補(bǔ)，如若防腐層的粘結(jié)力不達(dá)標(biāo)，則要求重涂。因?yàn)橥繉拥恼辰Y(jié)力檢驗(yàn)屬于破壞性的檢驗(yàn)，如若沒有做好其修補(bǔ)工作會(huì)導(dǎo)致腐蝕隱患的出現(xiàn)，因此，盡可能使用相同材質(zhì)的試片在施工時(shí)做好涂層檢查。

4.7 修補(bǔ)、復(fù)涂

對防腐層進(jìn)行修補(bǔ)所使用的材料要與主體涂層結(jié)構(gòu)相一致，修補(bǔ)時(shí)要求先將不合格的防腐層清理干凈再進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)完成后還應(yīng)進(jìn)行二次檢測，確保符合方案要求。對防腐層進(jìn)行復(fù)涂，則要對原有涂層進(jìn)行打毛處理，然后按規(guī)定進(jìn)行面層涂覆，使涂層厚度符合要求即可。如若防腐層需要重涂，則要求全部清除干凈原有的涂層，并根據(jù)特定要求來對其實(shí)施涂覆，隨后根據(jù)規(guī)定來實(shí)施質(zhì)量檢驗(yàn)，直至其與相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求相符。

5 結(jié)束語

腐蝕是煉油廠酸性水罐的常見問題，如若不進(jìn)行有效的處理與防范則必定會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。為此，相關(guān)工作人員必須要熟悉煉油廠酸性水罐的防腐與涂裝工作，切實(shí)保證酸性水罐的運(yùn)行穩(wěn)定與安全。