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海洋石油壓力容器保溫層腐蝕檢測(cè)預(yù)防

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海洋石油壓力容器保溫層腐蝕檢測(cè)預(yù)防

摘要:海洋石油壓力容器保溫層腐蝕嚴(yán)重,通過對(duì)機(jī)理分析,提出檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及預(yù)防方案,對(duì)保溫層下腐蝕情況進(jìn)行治理。

關(guān)鍵詞:壓力容器;保溫層下腐蝕;檢測(cè)及預(yù)防;腐蝕機(jī)理

引言

海洋石油平臺(tái)壓力容器作為海洋石油的重要設(shè)備發(fā)揮著不可代替的作用,但由于海洋石油平臺(tái)容器長(zhǎng)期處于海洋環(huán)境中,工作環(huán)境、濕度、溫度及海風(fēng)等因素都會(huì)對(duì)平臺(tái)容器造成保溫層下腐蝕的危害,危及海洋石油的安全生產(chǎn)及施工人員的生命安全。歷年海洋石油壓力容器所檢驗(yàn)出最多的問題是保溫層下腐蝕,部分容器的腐蝕情況已經(jīng)嚴(yán)重超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大腐蝕深度,一旦容器腐蝕繼續(xù)加深,強(qiáng)度受到影響,導(dǎo)致容器穿孔,油氣泄露,便會(huì)危及海洋石油安全生產(chǎn)及生產(chǎn)人員安全。

1保溫層下腐蝕機(jī)理

海洋石油平臺(tái)壓力容器一般所使用的保溫層為巖棉、橡塑棉等,吸附性和吸水性較強(qiáng),一旦外部保護(hù)層由于強(qiáng)風(fēng)或人力因素導(dǎo)致破損,從而外部水源進(jìn)入保溫層內(nèi),保溫層和容器外表面形成腐蝕環(huán)境,導(dǎo)致容器外表面金屬形成電化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕方程式[1]:陽極:O2+2H2O+4e=4OH-陰極:2Fe-4e=2Fe2+Fe2++2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)22Fe(OH)2+Fe(OH)2=Fe3O4+4H2O由上式得知,導(dǎo)致保溫層下金屬腐蝕的主要因素是水分和氧氣,同時(shí)在高溫的作用下,直接導(dǎo)致保溫層下腐蝕的速率增加。根據(jù)API579—2001第4.3.3部分得知,保溫層下腐蝕主要影響碳鋼、低合金鋼、300系列SS和雙相不銹鋼材料,碳鋼及低合金鋼的影響溫度為-12~350℃[2],海洋石油生產(chǎn)所用大部分容器為碳鋼容器,使用溫度絕大部分在影響范圍內(nèi)(圖1)。

2腐蝕檢測(cè)

由于保溫層下腐蝕發(fā)生在保溫覆蓋層下,容器常規(guī)檢驗(yàn)及平臺(tái)日常巡檢等檢查均難以發(fā)現(xiàn);通過歷年檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),得知保溫層下腐蝕一般均發(fā)生在:①絕熱層、隔汽層、耐候性或者膠合輔料有損壞的容器上;②設(shè)計(jì)帶有直接焊接在容器壁的支撐環(huán)的設(shè)備;尤其是梯子和平臺(tái)夾、起重吊耳、噴嘴和加強(qiáng)環(huán)周圍;③容器油漆和涂層系統(tǒng)上局部損傷部位;④保溫托架及其他接管部位。在壓力容器定期檢驗(yàn)過程中及生產(chǎn)人員巡檢過程中,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注此類位置,及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并治理。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間使用的容器,其內(nèi)部保溫層老化嚴(yán)重,保溫保護(hù)層粉化嚴(yán)重并長(zhǎng)期破損失修,拆除破損保溫進(jìn)行全面UT檢測(cè)配合相控陣C掃描對(duì)內(nèi)外腐蝕進(jìn)行檢測(cè)能夠達(dá)到很好的腐蝕檢測(cè)效果(圖2)。

3監(jiān)測(cè)及預(yù)防

通過保溫層下腐蝕機(jī)理分析可知,保溫層下腐蝕主要因素是水分、氧氣及溫度,通過現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)研得知,溫度不可調(diào),氧氣控制困難,故通過對(duì)保溫層下水分進(jìn)行監(jiān)測(cè)為最佳方案,并通過改進(jìn)保溫施工工藝及保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫層下腐蝕預(yù)防能夠達(dá)到很好的效果(圖3)。保溫層下腐蝕監(jiān)測(cè)采用CUI探頭,其原理是當(dāng)容器表面或保溫層內(nèi)有液體,液體將尋找最低點(diǎn)的出口,并流入安裝到容器表面的液體收集漏斗中并導(dǎo)通電路,點(diǎn)亮電路中高強(qiáng)度LED燈進(jìn)行監(jiān)測(cè)提醒。采用憎水、疏水性能優(yōu)異及熱傳導(dǎo)率低的保溫材料,在保溫內(nèi)進(jìn)入外部水源時(shí),能夠順利排除,保證保溫層內(nèi)不存在積水情況;采用輕質(zhì)保溫層,減少焊接在容器本體上的保溫托架及其他結(jié)構(gòu),減少由于容器結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的水分積存情況;對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化,改進(jìn)保溫層鋪設(shè)方式、接縫制作、保護(hù)層預(yù)制等程序,減少保溫層內(nèi)水分浸入及水分積存情況,從而達(dá)到保溫層下腐蝕預(yù)防的目的。

4結(jié)語

隨著海洋石油壓力容器服役老齡化問題的出現(xiàn),越來越多的容器保護(hù)層及保溫層會(huì)出現(xiàn)問題,從而導(dǎo)致壓力容器保溫層下腐蝕越來越多,嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)腐蝕穿孔、油氣泄露等情況,危及平臺(tái)安全生產(chǎn)及人員生命;實(shí)施壓力容器保溫層下腐蝕檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及預(yù)防工作對(duì)海洋石油安全生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn):

[1]任中華.保溫層下的腐蝕及涂層保護(hù)度的測(cè)量[J].國(guó)外油田工程,2000:46-48.

[2]APIRP571—2011煉油工業(yè)中影響固定設(shè)備的損傷機(jī)理[S].

作者:郭建東 劉清峰 呂勇華 單位:中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司