沿?；C械設備腐蝕缺陷管理探究

李長壽，張素君

(山東欣鵬安全技術咨詢有限公司，山東 濟南 250100)

0 引言

2022 年筆者在對東營市化工企業(yè)進行危險化學品從業(yè)單位安全生產(chǎn)標準化評審時，通過對該企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的踏勘發(fā)現(xiàn)該企業(yè)的精餾裝置及其配套儲罐等輔助設施存在普遍性、嚴重性腐蝕現(xiàn)象。生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)儲罐底部及接地扁鋼銹蝕嚴重且接地扁鋼出現(xiàn)多處斷裂、各類輸送泵和閥門銹跡斑斑、移動式滅火器開關處銹蝕嚴重無法正常使用等，這些腐蝕現(xiàn)狀已經(jīng)為安全生產(chǎn)造成了嚴重的隱患。

隨著近幾年化工產(chǎn)品經(jīng)濟效益的節(jié)節(jié)攀升和在各地應急管理部門對高危行業(yè)的重點監(jiān)管下，化工企業(yè)按著安全設施“三同時”的要求及時編制和落實防腐蝕設計工作，設計專篇為生產(chǎn)設備防腐蝕工作提供了詳細的防護要求。但是對于一些建廠時間較早的中小化工企業(yè)而言，未開展生產(chǎn)設備防腐蝕方面的設計，在腐蝕和防護方面缺少基本腐蝕系統(tǒng)和防護知識。小孔腐蝕、磨損腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕對于化工企業(yè)管道化和密閉化生產(chǎn)設備的破壞十分明顯，考慮到腐蝕與防護的理論性和專業(yè)性較強，腐蝕事故后果比較嚴重，筆者主要通過對該化工企業(yè)設備腐蝕現(xiàn)狀的分析，在防腐蝕方面提出切實可行的工程防護對策建議以供企業(yè)參考。

1 企業(yè)腐蝕現(xiàn)狀

該公司成立于2006 年，距離渤海沿岸約40 km，現(xiàn)有30 000 t/a 溶劑油項目裝置及其配套儲罐等輔助設施一套，2011 年12 月投產(chǎn)。主要經(jīng)營范圍：200#溶劑油、120# 溶劑油、6# 溶劑油，主要生產(chǎn)工序為石腦油脫硫工序和分餾工序。主要設備設施為：1 個堿洗塔φ1 600×11 000 mm；1 個水洗塔φ1 600×11 000 mm；4 個脫硫塔φ1 200×9 000 mm；3 個分餾塔，規(guī)格分別為φ1 200×32 000 mm，φ1000×30 000 mm，φ900×28 000 mm；罐區(qū)設置多個立式儲罐，用于儲存原料石腦油及溶劑油。

該公司前期未開展安全設施防護設計專篇或腐蝕工程防護等有關腐蝕與防護方面的設計，建成以后未對現(xiàn)有設備設施進行腐蝕防護方面的維護，經(jīng)現(xiàn)場勘查后發(fā)現(xiàn)：該企業(yè)設備整體腐蝕情況嚴重，腐蝕現(xiàn)象顯而易見。生產(chǎn)現(xiàn)場多臺溶劑油儲罐底部存在嚴重銹蝕現(xiàn)象，更甚者儲罐底部的部分防雷接地設施已經(jīng)被銹蝕斷裂，起不到疏導和泄放雷電的防護作用；部分輸油管道及閥門暴露在大氣中的金屬表面銹跡斑斑，未采取粉刷涂料進行表面防護，部分閥門螺栓已無法拆卸；輸送泵及閥門由于使用的合金材質(zhì)不同，導致螺栓連接處銹蝕格外明顯，形成一層厚厚的銹皮；由于日常踩踏對登高梯的踏板部分防護涂層的破壞，使的踏板金屬表面直接裸露的大氣中，經(jīng)長年累月的銹蝕，減弱了踏板的支撐強度，使的踏板負荷能力不足，隨時可能出現(xiàn)踏空風險；電纜橋架經(jīng)過多年的風吹日曬，部分橋架千瘡百孔生銹腐蝕嚴重，不僅不能起到保護電纜的作用，更有可能因為腐蝕部分脫落而造成人身傷害或設備損失；現(xiàn)場移動滅火器的插銷關鍵部位存在一定的銹蝕現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場檢驗已經(jīng)無法拔出插銷進行正常使用。儲罐底部及防雷接地設施、輸油管道及閥門、輸送泵及閥門、登高梯、電纜橋架、移動滅火器開關等設備設施相關部位(部件)均出現(xiàn)全面腐蝕的現(xiàn)象，嚴重降低了機械設備的性能和壽命。

經(jīng)對該企業(yè)的現(xiàn)有安全管理制度進行查看，發(fā)現(xiàn)還未建立生產(chǎn)現(xiàn)場防腐蝕安全管理體系，未針對生產(chǎn)現(xiàn)場全部生產(chǎn)設備制定專業(yè)的防腐蝕管理制度，設備管理制度中僅僅對設備防腐蝕作出少量描述，未對企業(yè)全員在生產(chǎn)設備的防腐蝕安全職責分工情況進行規(guī)定，未開展生產(chǎn)現(xiàn)場全部設備的防腐蝕方面的隱患排查，未建立生產(chǎn)設備防腐蝕安全檢查臺賬，未對企業(yè)全員防腐蝕責任落實情況進行考核。在生產(chǎn)設備檢維修操作過程中，不重視防腐材料和防腐施工質(zhì)量的檢測，導致因不同材質(zhì)的金屬材料連接引起的關鍵部位嚴重腐蝕現(xiàn)象成為重災區(qū)，非常容易出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象。

2 產(chǎn)生腐蝕原因分析

該企業(yè)位于沿海地區(qū)，不同生產(chǎn)設備產(chǎn)生腐蝕的原因是不同的且是在多種原因的共同作用下造成的，設備腐蝕主要以發(fā)生電化學腐蝕為主，涉及全面腐蝕和局部腐蝕。除去溶劑油中含硫物質(zhì)對鋼材的腐蝕外，本文主要從化工企業(yè)易于操作整改的角度，對設備設施外表面進行腐蝕現(xiàn)狀分析。

2.1 儲罐底部及其防雷接地設施腐蝕的原因

由于石化企業(yè)大多采用立式圓形儲罐用來儲存介質(zhì)，罐底一般采用錐底或平底的結構，需要實現(xiàn)罐底內(nèi)外的排污或排水等功能，這就造成了罐底內(nèi)外環(huán)境復雜容易產(chǎn)生腐蝕的危害，儲罐外表面的腐蝕以儲罐外邊緣板和罐底板的外側最為嚴重[1]。該企業(yè)罐底外邊緣板和接地扁鋼已經(jīng)被腐蝕斷開，不符合儲罐防雷接地不少于兩處的要求，存在較大的安全隱患。企業(yè)除了對儲罐的日常安全管理維護不當外，還受到沿海地區(qū)特殊的氣候影響。

2.1.1 外邊緣板密封效果對罐底外壁的影響

該企業(yè)儲罐底板外側通常用瀝青砂對基座進行圍擋，用以隔絕外部水的滲入，由于設備施工不規(guī)范或日常維護不到位等原因，造成儲罐罐底外邊緣板翹起形成一定的縫隙，使雨水或大氣中的水蒸氣沿縫隙進入罐底板與基座之間。經(jīng)年累月導致雨水進入到罐底板的中心區(qū)域，雨水的進入會發(fā)生氧濃差腐蝕效應，如果不能及時維護處理，腐蝕程度愈演愈烈，腐蝕面積越來越大，表現(xiàn)出的腐蝕潰瘍狀態(tài)越來越嚴重。

2.1.2 罐底板焊接對防腐層的影響

該企業(yè)儲罐底板或接地扁鋼一般通過焊接方式連接，由于焊條或鋼材材質(zhì)不合理等原因，導致儲罐罐板不同部位的金屬組織中化學性質(zhì)、晶體結構、物理性能和電化學勢可能存在一定的差異。當罐板接觸到水、油等腐蝕介質(zhì)或處在縫隙內(nèi)外氧的濃度差形成濃差電池作用等腐蝕環(huán)境時，可能存在腐蝕穿孔或應力腐蝕的風險。由于儲罐底板或接地扁鋼的腐蝕的發(fā)生多處于遮蔽狀態(tài)下，更加不易檢修和更換，給日常維護造成一定的困擾。

2.1.3 大氣對罐底外壁及接地扁鋼的影響

設備腐蝕狀況可能受到沿海大氣的影響，沿海大氣中攜帶了較高的不同成分的鹽分，常常在潔凈的生產(chǎn)設備表面附著和沉淀，久而久之機械設備上會覆蓋一層白花花的鹽晶體。據(jù)統(tǒng)計，沿海地區(qū)機械設備表面油漆厚度一年損耗可達50～80 μm[2]，常見的化工機械防火涂層薄膜厚度為300～700 μm 之間，如果該企業(yè)組裝的機械設備未達到特殊的油漆涂層厚度的設計要求，經(jīng)過不斷的蠶食，很容易就會出現(xiàn)全面的徹底破壞防護涂層的現(xiàn)象。

2.2 生產(chǎn)區(qū)輸送泵和閥門產(chǎn)生外部腐蝕的原因

輸送泵和閥門產(chǎn)生外部腐蝕的原因除了上面的幾個原因以外，還存在一個重要的原因。筆者現(xiàn)場勘查時發(fā)現(xiàn)由于定期的檢維修工作，更換部分設備構件時未考慮電偶腐蝕的風險，出現(xiàn)部分閥門或其他零部件使用的鋼材質(zhì)與連接管道使用的鋼材質(zhì)不同，由于不同合金材質(zhì)構件組合在一起的連接表面形成相對正負電位的雙金屬腐蝕或接觸腐蝕。電位較高的金屬受到電化學保護，其腐蝕速率較慢，而電位較低的金屬將被加速腐蝕[3]。由于缺少對電化學原理的專業(yè)知識，導致電偶腐蝕廣泛存在于多種類型的化工企業(yè)中，各種不同型號的機械設備安全附件內(nèi)。

2.3 其他輔助器材(登高梯、消防器材)產(chǎn)生腐蝕的原因

日常工作中由于人員經(jīng)常踩踏造成登高梯的涂層磨損，使鋼鐵表面裸露，登高梯和消防器材的腐蝕原因主要還是以大氣腐蝕為主，在沿海地區(qū)的大氣條件的影響下，發(fā)生電化學腐蝕。沿海地區(qū)大氣中酸性氣體的含量相對較高，形成的雨水處于弱酸性，對登高梯和消防器材表面的涂層的損傷非常嚴重。

在海風的作用下使沿海陸地相對潮濕量變化顯著，當大氣處于潮濕狀態(tài)時，機械潔凈的表面會形成弱酸性的微薄水分子膜，氧的進入途徑受到阻礙，鐵銹中的鐵離子主要以三價鐵為主，三價鐵具有一定氧化性，能有效促進陰極發(fā)生還原反應；當鋼鐵表面在暴曬下，空氣中的氧通過縫隙進入金屬銹層，促使二價鐵氧化成三價鐵，最終形成含三價鐵的朱紅色的鐵銹。因此，在沿海地區(qū)干濕交替的重復作用下，帶有銹層的鋼鐵將加速其自身的腐蝕[4]。

3 防護治理建議

化工企業(yè)機械設備的防腐蝕工作主要考慮工程設計和日常管理二大方面，工程設計方面要側重于機械設備自身材質(zhì)的耐腐蝕性和機械設備中各類構件的結構組合的科學性。日常管理方面要重視防腐蝕安全責任管理體系的建立和腐蝕隱患治理能力。

3.1 防腐蝕工程設計方面

機械設備應采用合理的耐腐蝕材料，首先在進行檢維修時，如果需要跟換損壞的零部件時，應優(yōu)先選擇與其相鄰部件相同材質(zhì)的零部件作為替換件，避免發(fā)生因存在金屬電極電位差異，產(chǎn)生電偶腐蝕的現(xiàn)象。采購機械設備時，應根據(jù)原輔料和生產(chǎn)工藝要求，優(yōu)先選擇耐腐蝕材料。

油罐邊緣板的腐蝕作為最為嚴重的區(qū)域，油罐邊緣板的防護就顯得尤為重要，最根本的是要阻止液體腐蝕介質(zhì)流入油罐邊緣板內(nèi)?？蓞⒖既缦路桨福?1)當油罐邊緣板已經(jīng)銹跡斑斑時，先進行除銹達到要求后刷防銹底漆。(2)使用彈性聚氨脂將罐壁至邊緣板區(qū)域進行覆蓋，自內(nèi)向外在厚度上保持一定角度。(3)按照實際需要鋪多層石膏網(wǎng)格布。(4) 繼續(xù)刷彈性聚氨脂，使石膏網(wǎng)格布與罐壁、罐基礎接觸面整齊嚴實。

電化學保護作為一種穩(wěn)定高效的防腐措施，廣泛應用在工業(yè)機械設備中，電化學保護還可與其他類型的防護技術相互配合使用可起到更加優(yōu)良的防護效果，如：儲罐底板內(nèi)側用涂料加鋁鎂合金犧牲陽極陰極保護，儲罐底板外側用厚漿型環(huán)氧煤瀝青涂料加網(wǎng)狀陽極陰極保護[5]。

采用涂層法防腐蝕，不同類型的企業(yè)因根據(jù)自己的生產(chǎn)環(huán)境采用合適的涂層作為設備防腐的重要技術措施，特別應加強沿海地區(qū)或其他嚴酷條件下的機械設備的涂層材質(zhì)和厚度的要求，條件允許時，一次涂層作業(yè)的底漆、中間漆和面漆等總涂層干膜厚度至少在240 μm 之上。

設備表面粗糙程度對防腐涂層的使用壽命影響較大，機械設備表面光滑處理成為涂層使用年限長短的關鍵控制措施。設備在生產(chǎn)制造和運輸安裝過程中，由于外部壓力對鋼材表面造成一定變形，如果未及時對鋼鐵表面進行精修，導致鋼鐵表面存在裂縫、邊刺、孔洞、焊渣凸物等表面不規(guī)則現(xiàn)象，會嚴重影響表面涂膜的均勻形成。

3.2 防腐蝕安全管理方面

3.2.1 制定沿海化工企業(yè)防腐蝕安全責任管理體系

將生產(chǎn)設備防腐蝕方面的安全職責列入企業(yè)現(xiàn)有安全管理體系中并按照實際需求建立健全防腐蝕安全責任清單，清單中需明確企業(yè)領導、部門、關鍵崗位的防腐蝕工作職責。各個部門或崗位需按照各自的責任清單制定更加詳細的年度防腐蝕工作任務計劃，嚴格按照計劃開展防腐蝕管理工作。通過強化防腐蝕方面的安全教育培訓，讓各個部門相關人員知悉各自的防腐蝕安全生產(chǎn)責任，在實際運行中加強對防腐蝕安全責任的考核頻次和制定生產(chǎn)設備防腐蝕方面獎懲管理制度，以季度或半年度對本企業(yè)的防腐蝕安全管理工作召開專題會議，公告考核獎懲結果。建立起“層層負責、人人有責、各負其責”的防腐蝕工作體系。

3.2.2 對沿?；ぴO備防腐蝕進行專項安全風險分析

沿?；て髽I(yè)在對生產(chǎn)設備進行安全風險分析過程中，由于人員缺少基本腐蝕原理和防護知識，往往會忽略設備腐蝕可能導致的一系列安全生產(chǎn)事故風險，造成化工企業(yè)設備腐蝕風險分析工作處于空白期。在化工企業(yè)設計階段期，要對化工企業(yè)周邊環(huán)境和生產(chǎn)設備材質(zhì)類型在腐蝕性高的環(huán)境中的安全風險進行分析和評估，分析出可能對化工設備造成腐蝕的主要危害因素，分門別類制定出防腐蝕管控措施，在化工設備材質(zhì)選型、采取的工藝等方面最大限度的減少腐蝕風險。同時還應重視化工設備檢維修過程中的設備選材和工程質(zhì)量的防腐監(jiān)督管理，避免因再次施工導致原有化工設備防腐蝕設計方面的現(xiàn)有管控措施被破壞，產(chǎn)生新的腐蝕風險隱患。

3.2.3 加強沿?；ぴO備在運行中的腐蝕隱患治理能力

在制定化工設備防腐蝕安全責任清單的同時還應編制內(nèi)容詳細的設備防腐蝕安全操作規(guī)程，在規(guī)程中明確各種情況下的作業(yè)操作要點，讓一線操作人員在設備防腐蝕作業(yè)中有規(guī)可依。在風險分析的基礎上，各個崗位應形成各自的防腐蝕控制標準和隱患排查清單，定期組織開展設備防腐蝕隱患排查并形成設備腐蝕治理臺賬，對隱患嚴格進行閉環(huán)管理。建立定期腐蝕隱患上報制度，對腐蝕問題進行分析和歸納，必要時尋求防腐蝕方面專業(yè)技術團隊開展專項培訓或定期檢測服務，積極提升化工設備的防腐蝕安全管理水平。

4 結語

沿海地區(qū)中小化工企業(yè)的生產(chǎn)設備腐蝕現(xiàn)象隨處可見，既影響設備美觀又造成危險化學品存儲和輸送作業(yè)中的跑冒滴漏現(xiàn)象。腐蝕問題是客觀存在的，由于缺少規(guī)范的檢測技術要求，在日常隱患排查中不易被定量化處置。通過對事故調(diào)查研究后會發(fā)現(xiàn)，很多事故是由于主要零部件被腐蝕，導致機械強度不足引起的，所以沿?；て髽I(yè)應格外注重化工裝置的防腐蝕設計，防腐蝕設計應隨著主體工程設計一起進行，在日常檢維修過程中應制定單獨的化工設備防腐蝕措施并加以實施，避免機械設備“帶病運行”。其次企業(yè)要加強防腐蝕意識理念，加強對機械設備的腐蝕防護的管理工作，采取可靠的防腐工程技術措施，并嚴格執(zhí)行防腐評估和檢測工作，全面提升企業(yè)的腐蝕防護水平保障安全生產(chǎn)的順利進行。