石油工业泄漏的预防VIP

石油工业泄漏的预防石油工业泄漏的预防 亡羊补牢 不如防患于未然 实践证明 泄漏以后的治理往往需要付出成倍的代价 对 生产设施采取积极的预防措施 可以有效地减少泄漏的发生 减轻其危害 因此 重视泄漏预防 进行超前投入 既有必要 又有经济效益 然而有钱买棺材 没钱吃药的现象在今天仍然 比比皆是 第一节第一节 泄漏产生的原因泄漏产生的原因 石油工业中的泄漏产生的原因很多 归纳起来主要有以下 几个方面 一 人为因素 1 麻痹疏忽 由于市场经济的激烈竞争 为了降低成本 追求高额利润 人们急功近利 往往存有侥幸心理 有意忽视安全 如缩小安 全系数 减免安全保护设施 各种麻痹大意 疏忽等造成的失 误层出不穷 有时对急于投入生产的新技术认识有限 尚没有 完全掌握伴随之而来的副作用 也会造成泄漏事故 2 管理不善 管理和技术好比是人的大脑和手脚 缺一不可 管理的科 学化甚至比技术更为重要 就像大脑比手脚更重要一样 生产 现场的跑 冒 滴 漏正是其管理落后的标志 各种泄漏事故 往往都能从管理上找到漏洞 3 违章操作 违反安全规定 不按程序操作是造成泄漏的最重要的原因 由于操作人员工作不认真 想当然 技术不熟练 误操作造成 泄漏事故的例子屡见不鲜 引起泄漏的错误操作通常有 操作 不平稳 压力和温度调节忽高忽低 气孔 油孔堵塞 未及时 清扫 不按时添加润滑剂 导致设备磨损 不按时巡回检查 发现和处理问题 如溢流冒罐等 误关阀门和忘记操作等 二 材料失效 构成设施材料的失效是产生泄漏的最主要的直接原因 因 此研究材料失效机理 是防止泄漏的有效手段 据统计 腐蚀 裂纹 磨损等是导致材料失效 造成泄漏的主要原因 此外 地震等自然灾害以及人为破坏也会引起破坏性泄漏 1 材料本身质量问题 如钢管焊缝有气孔 夹渣或没焊透 铸铁管有裂纹 砂眼 水泥管被碰裂等 2 材料破坏而发生的泄漏 如输送腐蚀性强的流体 一般钢管在较短时间内就会被腐 蚀穿孔 输送高速的粉料 钢管会被磨蚀损坏 还有材料因疲 劳 老化 应力集中等造成强度下降等 3 因外力破坏导致泄漏 如不法分子在管道上打孔盗窃 野蛮施工的大型机动设备 的碾压 铲挖等人为破坏 地震 滑坡 洪水 泥石流等造成 管道断裂 车辆碰撞造成管道破裂 施工造成破坏 4 因内压上升造成破坏引起泄漏 如水管因严寒冻裂 误操作 管道系统中多台泵同时投入 运行 或关闭阀门过急 引发水击造成管道破裂 三 密封失效 密封是预防泄漏的元件 也是容易出现泄漏的薄弱环节 密封失效的原因主要是密封的设计不合理 制造质量差 安装不正确等 如设计人员不熟悉材料和密封装置的性能 产 品不能满足工况条件造成超压破裂 密封结构形式不能满足要 求 密封件老化 被腐蚀 磨损等 所谓的无泄漏泵也不是绝对的 某油田输油泵投产时就用 了磁力泵 没有动密封 但由于轴承损坏 窜轴磨坏玻璃钢隔 离套 导致泄漏 着火事故 第二节第二节 泄漏预防的措施泄漏预防的措施 搞清了产生泄漏的原因 也就确定了防泄漏的措施 为了 提高可靠性 就应该构筑起阻止泄漏的层层防线 一 提高认识 加强管理 首先 从思想上 要树立预防泄漏就等于提高经济效益的 认识 试想 泄漏轻则造成物料损失 停产 重则厂毁人亡 哪里还谈得上经济效益呢 而预防则能起到事半功倍的效果 其次 完善管理 按章行事 是防止泄漏的重要措施 事实上 各种物质的泄漏往往都能从管理上找到漏洞 制 定一套完善的管理措施是非常必要的 如巡回检查制 强化劳 动纪律 经常对职工进行业务培训和职业教育 提高技术素质 和责任感 职工要熟悉生产工艺流程和设备 了解 掌握泄漏 产生的原因和条件 才能做到心中有数 以及早采取措施 减 少泄漏发生 第三 要加强立法 以提高管理者的责任 美国联邦法律 规定 新建油罐必须采取防腐措施 按有关规范安装 并配置 泄漏检测和冒顶报警装置 石油及化工产品储罐必须设置二次 封闭 同时要求石油公司监测 报告油罐的泄漏 并进行泄漏 预防及控制对策的研究 从 1994 年起 美国就要求新建和更新 的管道必须设置智能清管器收发装置 对管道定期进行检测 对违法者予以重罚 我国对锅炉压力容器的制造 安装和使用的管理 制定了 锅炉压力容器安全监察暂行条例 应该进一步健全法制 加大执法力度 但是 由于人的失误不可能避免 还必须依靠多种技术措 施 进行综合治理 二 可靠性设计 为减少泄漏的发生 在设计上应采取提高可靠性的技术措 施 例如 航天器由上百万个零部件组成 又需要经受苛刻的 条件 极易发生事故 但是由于对可靠性的高度重视 火箭上 天前必须进行严格的热试车和测试检查 与航空 陆上各种交 通工具比较 载人航天器有着最好的安全飞行记录 1 紧缩工艺过程 可靠性理论告诉我们 环节越多 可靠性越差 当前 化工行业将紧缩工艺过程作为提高生产装置安全性 的一项关键技术 即尽量缩小工艺设备 用危害性小的原材料 和工艺步骤 简化工艺和装置 减小危险物存储量 2 生产系统密闭化 生产工艺中的各种物料流动和加工处理过程应该全部密闭 在管道 容器内部 实现搞油不见油 3 正确选择材料和材料保护措施 材料选用的正确与否 直接关系到设计的成败 材质要与 使用的温度 压力 腐蚀性等条件相适应 能够满足耐高温 强腐蚀等苛刻条件 不能适应的要采取防腐蚀 防磨损等保护 措施 胜利油田乐安 单家寺等稠油热采油田的高压注蒸汽管道 350 17 5mpa 投用时间从 45 天 11 年不等 在 1994 1996 年间接连发生管道爆裂事故 原因是国产 20g 碳钢 缺少炉外精炼工艺 质量不稳定 不耐氢蚀以及水质差等 现 改用 15crmo 合金钢 并配合化学除氧等措施 解决了腐蚀爆 裂问题 另如在含硫化氢及硫蒸气腐蚀环境中 各种金属材料的耐 腐蚀性铝的耐腐蚀性最好 且其机械性能和价格都使之成为高 硫油加氢精制反应装置上密封垫的首选材料 4 冗余设计 为了提高可靠性 应提高设防标准 要提倡合理的多用钢 材 而不是挖空心思节约钢材 比如在强腐蚀环境中 壁厚一 般都设计有一定的腐蚀裕量 重要的场合可使用双层壁 我国 现行的结构设计标准安全度较低 应大幅度提高 5 降额使用 对生产设施最大额定值的降额使用 是提高可靠性的重要 措施 设施的各项技术指标 特别是工作压力 是指最大额定值 在任何情况下都不能超过 即使是瞬时的超过也不允许 要综 合考虑异常情况 异常反应 操作失误 杂质混入以及静电 雷击等引起的后果 比如要重视防震设计 如台湾石化公司为 了防震 投资 500 亿新台币改善防震设施 在 1999 年 9 月台湾 大地震中 没有发生油罐移位 破裂泄漏事故 而电力系统防 震等级普遍较低 没经得起地震的考验 台中 协和两电厂的 发电机组主汽机漏油引起火灾 造成大面积停电 6 合理的结构形式 结构形式是设计的核心 是由多种因素决定的 为了避免 零件的磨损 要有一个润滑系统 进而为了防止润滑油泄漏 尽量使用固体润滑剂 为避免设备和管道冻裂 须采取保温 伴热等措施 中石化从本质安全管理和可靠度出发 提出球罐底部接管 应最小化 在重要的泵 塔 容器等存在危险因素较多的地方 增加遥控切断阀 采用双密封机械以及设置中压蒸汽灭火设施 等 欧洲 lpg 或 c2 c3 球罐设计标准中要求 底部物料进 出管线宜设一根 底部进出口阀门加设遥控电动切断阀 并放 置于保护堤之外 发生泄漏时 不必到罐底切断第一只阀门 如由上海石化与美国大陆谷物公司合资建设的金地液化气 工厂 按 api 标准 配置了先进和周全的安全保障设施 250000m3 大型低温常压液化气储罐采用安全系数很高的双壳体 结构 外壳为 500mm 厚的钢筋混凝土整体水泥浇铸 是一座坚 固的圆柱形防爆墙 低温罐底部和侧面没有一根管道 全部管 道均由罐顶部出入 设置高液位报警及进出罐遥控切断阀连锁 控制 正确选择连接方法 并尽量减少连接部位 由于焊接在强 度和密封性能上效果较好 应尽量采用焊接 压力管道尽量采用无缝钢管 且宜采用焊接 但由于直径 25mm 的管道焊接强度不佳 且易使焊渣落入管内引起管道堵 塞 应采取承插管件连接 或采用锥管螺纹联接 对于强腐蚀 性尤其是含 hf 等介质的易产生缝隙腐蚀的管道 不得在螺纹处 施以密封焊 否则一旦泄漏 后果不堪设想 要考虑振动和热 应力的影响 对于容易产生应力载荷的部位 应采取减震 热 胀补偿等消除应力措施 防止焊缝破裂或连接处破坏而造成泄 漏 阀门内漏可能造成反应失控 可设两个阀门串连以提高可 靠性 为防止误操作 各种物料管线应按规定涂色 以便区分 阀门的开关应有明显标志 采用带有开关标志的阀门 对重要 阀门采取挂牌 加锁等措施 如果泵输送的介质温度达到自燃点以上 应能遥控切断泵 7 正确选择密封装置 密封结构设计应合理 采用先进的密封技术 如机械密封 柔性石墨 液体密封胶 改进落后的 不完善的密封结构 正 确选择密封垫圈 在高温 高压和强腐蚀性介质中 宜采用聚 四氟乙烯材料或金属垫圈 如果填料密封达不到要求 可加水 封和油封 许多泵改成端面机械密封后 效果较好 应优先选 用 8 变动密封为静密封 也是密封技术的突破 如泵和原 动机之间 使用磁力传动 取消密封结构 这种密封传动称为 封闭型传动 还有封闭型谐波齿轮传动 曲轴波纹管传动等 但是主要的还是磁力传动 磁力传动由内磁转子 密封隔套 外磁转子等零件组成 如同电动机的定子与转子之间被一层隔套隔开 当外磁转子受 到外力作用而旋转时 内磁转子就在磁场的带动下而随外磁转 子一起转动 磁力传动结构简单 易于制造和装配 使用寿命长 如磁 力泵 在 80 年代中期已成为屏蔽泵的调整产品 有稳定增长的 趋势 此外 磁力传动还用于磁力釜 截止阀等地方 9 设计应方便使用维修 设计时应考虑装配 操作 维修 检查的方便 同时也有 利于处理应急事故和及时堵漏 开关设在便于操作处 阀门尽 量设置在一起 空中阀门应设置平台 以便操作 有密封装置 的部位 特别是动密封部位 要留有足够的空间 以便更换和 堵漏 法兰和压盖螺栓应便于安装和拆卸 空间位置不能太小 对于容易出现泄漏以及重要的部位和设备 应设副线 备用容 器和设备 三 设置齐全 可靠的防漏安全装置 人们在与泄漏的斗争中 创造了许多预防措施和安全装置 如安全阀 压力表 液位计等预防装置 有效地减少了泄漏发 生 保障了安全生产 1 防爆泄压装置 当出现超高压力等异常情况发生时 安全设施是防范泄漏 事故的最后一道屏障 如果这一道屏障失去作用 那么泄漏就 将不可避免地发生 各类安全阀件要做到灵敏可靠 绝不能成 了聋子的耳朵摆设 安全阀 呼吸阀 用与防止设备超压引起爆裂 爆破片用于防止有突然超压和爆炸危险的设备爆炸 放空管可用来紧急排泄物料 火炬用于将安全阀外泄的气体 紧急放空 设备检修等必 须排放的可燃物料燃烧掉 还有一些辅助措施 如为了防止杂质进入密封面产生泄漏 在阀门和密封装置处设置过滤器 排污管 防尘罩 隔膜 疏 水器前的过滤器 轴封处的防尘罩 安全阀前为防止结晶和异 物侵入而设的爆破膜片 2 检测 报警监控仪表 生产参数检测仪表可使人及时掌握流量 压力 温度 液 位等工作参数 而自动化系统能实现自动报警 控制 如有条 件可安装电视监视系统 方便巡查 容器液位计 是防止容器内介质泄漏的重要仪表 常见的 种类有 玻璃管 玻璃板 电接触 电极 浮球 磁翻板 浮筒 静压 或差压 电容 超声波 光纤传感器 雷达波 法以及核辐射式等 盛装易燃易爆物料的压力容器应避免使用玻璃管 板 液 位计 以免玻璃管易被撞击破裂后造成泄漏 可改用磁浮子液 位计等先进 可靠的仪表 对于常压储罐 可用透明塑料管 不易破碎 中石化集团规定 单罐 400m3 以上的液化石油气罐都要 配上高液位报警及其连锁系统和快速切断阀 当今仪表正向着自动化 数字化的趋势发展 但我国油罐 液位的检测方法 直到今天还是靠工人上罐检尺 劳动强度大 工作效率低 而且由于疏忽 检测不及时而造成冒顶 抽空等 事故时有发生 严重影响到安全运行 采用液位自动检测技术 后 工人坐在值班室内 就可准确地知道油罐液面 液位计的可靠性也相当重要 如果液位计失灵 造成液位 失控 危险性更大 如加拿大蒙特利尔市的一座石油化工厂 因为一个丁烷球罐液位计发生故障 导致丁烷大量外溢 引发 火灾爆炸 6 个大型丁烷 原油 汽油贮罐连续爆炸 炸片横 飞 其中一根长 9m 的球罐支柱飞出 350m 击中变电室 使整 个蒙特利尔市停电 数栋房屋起火 这次事故损失额约 1183 万 美元 3 隔离措施 工业下水道在各区 生产区 辅助生产区 等 之间应设水封隔开 四 日常维护措施 生产装置状况不良常常是引发泄漏事故的直接原因 因此 及时检修非常重要 生产装置在新建和检修投产前 必须进行气密性检测 确 保系统无泄漏 平时 生产装置要经常进行检查 保养 维修 更换 及 时发现并整改隐患 以保证系统处于良好的工作状态 如发现 配件 填料破损要及时维修 更换 及时紧固松弛的法兰螺丝 必须定期对装置进行全面检修 通过预防性地更换改进零 部件 密封件 消除泄漏隐患 如金陵石化在对炼油厂二套常 减压常压塔进料段进行联合检查时 发现衬里开裂 气孔有缺 陷 每周期都出现切向进料处焊缝泄漏 造成塔壁迅速腐蚀 改为径向进料后 消除了多年的隐患 至于检修周期 国外已能做到 3 年 1 修 而国内大多还停 留在 3 年 2 修的水平上 石家庄炼油厂重油催化裂化装置通过 技术检测和局部检查 每季度对易腐蚀部位测量壁厚等措施 及时消除事故隐患 保证了设备的安全运行 1999 年 5 月实现 了三年一修 创造了国内运行周期最长的记录 如果设备老化 技术落后 泄漏此伏彼起 就应该有计划 地对其更新换代 从根本上解决泄漏问题 下面重点谈谈无损检测和试压 1 无损检测 压力容器 锅炉 管道 重点是弯头 三通及焊缝 等关 键部位 易出现腐蚀 磨损 裂纹 变形 结垢等缺陷 无损 检测可以对壁厚 裂纹等缺陷的损伤程度及发展趋势进行预测 从而使检修有的放矢 避免失修或过剩维修 常规的无损检测技术有超声波 x 射线 磁粉检查 电磁 感应 涡流 着色渗透 红外热成像等 超声波对裂纹检出率 高 也可用于测厚 但需要耦合剂 检测效率较低 常规的无损检验方法存在很多缺点和不足 如抽查检验的 盲目性大 易造成漏检 检验周期长 工作量大 声发射技术可以为射线或超声波等检测方法制定检验方向 和常规的无损检测结合起来 可以减少盲目抽检 从而缩短停 产检验时间 据统计 采用常规检测方法 按 20 射线探伤计 每个卧罐需要拍片 30 50 张 每个球罐需要拍片 150 张左右 还不能保证找到所有危险缺陷 而采用声发射技术 每个容器 只需拍片 10 张左右 还不会放过一个危险源 这样就大大减少 了检验工作量 如果声发射检验没有发现危险源 就不必再开 罐检验 省略了常规的无损检验 在对锅炉等压力容器进行水压试验时 若加上声发射监测 效果会更好 因为试压时 如果出现破裂泄漏 这种较大的缺 陷可以立即被发现 但是不能发现在试验时微小裂痕的亚临界 扩展 也就是发现不了预后不良的危险缺陷 甚至由于压力试 验反而扩大了这种缺陷 尽管容器顺利通过了超压试验 但是 在长期投入运行后 势必造成缺陷的失稳扩展 造成泄漏 所 以 单纯水压试验评价质量的方法不全面 在水压试验中 进 行声发射监测 可以得到试验过程中某些缺陷的信号 声发射现在主要用于评价压力容器的服役寿命 可以不停 产在线检测 检验速度快 是在用压力容器定期检验方法的发 展方向 胜利油田引进了美国 pac 公司生产的 spartan 型 20 通道声发射检测系统 在大型液化气储罐等压力容器的定期检 测中使用 效果良好 2 试压 水压或气压试验是最普通的检测管道及压力容器质量的方 法 是预防泄漏的重要措施 生产装置安装及大修投产前 必 须首先进行水压试验 然后做气密性试验 水压试验就是往系统内充满水 增压到一定压力 试验压 力一般是工作压力的 1 1 1 5 倍 然后封闭 观察压力降 气密性试验是压缩空气充入系统 压力是设计压力的 1 05 倍 进行水压或气压试验 必须严格按照规程标准来进行 石油化工设备维护检修规程 对压力容器的耐压试验有明确 的规定 气压试验比水压试验危险性大 新建管道必须用水试 压 不允许用气试压 耐压试验和无损探伤是从不同角度对压力容器进行检验的 两种不同的方法 二者不能相互代替 经常有这样的情况 耐 压试验合格的设备 无损探伤却发现缺陷 因此 耐压试验仅 仅是对承压设备短时强度和气密性的考查 同时 耐压试验对 设备来说也是一次过载 断裂力学指出 裂纹的扩展与裂纹处 应力大小有关 随着应力的增加 裂纹扩展速度亦加快 所以 不能随便地 多次重复做耐压试验 对于来历不明 无设计资 料 不明材质等 的容器 不能盲目进行耐压试验 不能企图 通过耐压试验来检漏或反推工作压力 五 操作措施 控制正常生产的操作条件 如压力 温度 流量 液位等 要防止出现操作失误和违章操作 减少人为操作所致的泄漏事 故 为此 有操作前思考 30 秒的提法 六 控制泄漏发生后损失的措施 1 装设泄漏报警仪表 如可燃气体报警器 火灾报警器等 2 将泄漏事故与安全装置连锁 应采用自动停车 自动排放 自动切除电源等安全连锁自 控技术措施 一般来说 与监控系统连锁的自动停车系统速度 快 仪表报警后由人工停车较慢 大约需要 3 15min 3 采用工艺控制装置 当设备和管道断裂 填料脱落 操作失误以致发生泄漏等 特殊情况时 为防止介质大量外泄 可能引起着火 爆炸而应 设置停车 紧急切断物料的安全装置 紧急截止阀 断流阀 在管道中间增加断流阀来系统分 段 能够中止向泄漏处供应物料 可以减少泄漏量 危险性较 大的储槽等重要装置应设置远距离遥控切断阀 过流阀也称快速阀 一般装在液化石油气储罐或汽车 铁 路槽车的液相管和气相管出口上 单向阀 又叫止回阀 只允许介质沿一个方向流动 用以 防止倒流 反向密封装置 专利 95230974 2 能够在压力仪表一 旦泄漏时迅速堵塞泄漏 4 设立泄漏物收集装置 下面给出几个例子 安全防护罩 法兰接头和阀门是薄弱环节 安全防护罩可 以把法兰和阀门全部包容在保护罩内 一旦发生泄漏 泄漏的 物质被限制在其内部 保护罩上有观察窗 能清晰地察看和检 查其中阀门的实况 同时 它还有可更换的 ph 值指示器 泄漏 发生后会改变颜色 如果泄漏出的物质需要回收的话 可选用 有丝扣塑料嘴的防护罩 通过软管将泄漏物质回收 防火堤 就是油罐区内围绕油罐而构筑的堤堰 它可以把 油罐损坏泄漏的油品围在堤内 起到防止泄漏油品外流 控制 油罐火灾蔓延的作用 但是有些单位 忽视了防火堤的作用 平时缺少维护和管理 使其存在漏洞 一旦发生泄漏 就可能 导致油品外溢 加大事故损失 例如 1993 年 9 月 27 日 南 京炼油厂一座 10000m3 浮顶油罐溢油着火后 大量油火从防火 堤的雨水排水口流出 险些烧毁排水沟下游的炼油装置 这个 雨水排水口平时根本没人管 任其敞开 终于酿成大祸 事故氯气处理装置 在氯碱生产过程中 工艺和设备故障 造成前后工序失衡就可能造成氯气泄漏 上海天原化工厂研制 了事故氯气处理装置 能在氯气外泄可能之时 紧急启动使系 统由正压变成负压 成为防止泄漏的有效手段 通常整个氯气 处理工序设两套处理装置 一套在电解槽出口 与湿式氯气水 封相连 另一套设置在氯气压缩机出口 与机组排气管相连 设置在电解槽出口的事故氯气处理装置的启动与电解槽出口压 力连锁 即当电解槽总管刚出现正压时 该处理装置的碱液循 环泵及抽吸鼓风机便自动开启 16 20 的碱液送入吸收塔内 自上而下喷淋 与正压冲破水封进入喷淋吸收塔的逆向吸收 未能吸收的不含氯气的尾气被鼓风机抽吸放空 设在压缩机出 口的处理装置的启动与机组的停机信号及与电解槽直流供电系 统连锁 当机组因故停机时 该处理装置的碱液循环泵及抽吸 鼓风机便自动开启 将氯气管网 输出 中倒回的氯气经排气 管抽吸入事故氯气事故喷淋吸收塔进行吸收 惰性气体放空 5 采用泄漏防火 防爆装置 自动喷淋水的洒水装置 可形成水幕 将系统隔离 控制 气体扩散方向 用蒸汽 惰性气体 氮气 吹扫流程 可置换 吹散 稀释油气 还有消防泡沫灭火设施等 第三节第三节 钢铁及玻璃钢材料失效原因及对策钢铁及玻璃钢材料失效原因及对策 在石油工业中 碳钢是最常用的材料 其次是玻璃钢 一 钢铁材料 对于钢铁来说 失效原因主要有腐蚀 磨损 裂纹等 1 腐蚀触目惊心 人们通常看到的钢铁生锈 就是金属腐蚀现象 这种由于 化学和电化学作用引起的材料损坏 就称为腐蚀 腐蚀会使金 属材料减薄 变脆造成机件破坏 承受不了原工作压力而引起 泄漏 据发达国家统计 由于腐蚀造成的经济损失占国民生产 总值的 2 4 对于石油和化学工业则高达 6 生锈只是腐蚀的一种形式 而且是最不具危险的形式 因 为它使材料均匀减薄 而局部腐蚀如晶间腐蚀 应力腐蚀 是 最具危险性的腐蚀形式 腐蚀速度快 最快的几个月就能腐蚀 穿孔 在材料大部分还完好时 就使局部失去强度 造成突发 性泄漏 石油工业中的腐蚀问题大致可以分为三种类型 来自原油 组份的腐蚀 生产中所用腐蚀性原料以及环境 大气和土壤 的腐蚀 我国油田的原油集输管道和污水管道普遍使用钢管 防腐能力差 胜利油田某油区金属集输管道平均腐蚀速度高达 14mm a 严重的不到半年就穿孔 造成大量油水外泄 大面积 污染环境 不到两年就被迫全部更新 2 磨损 磨损是指流体特别是有固体存在的流体对容器 管道及其 设备的物理性磨蚀 磨损一般发生在流动受阻及方向改变的地方 如管道弯曲 半径过小 存在死角 在高速气流或粉料冲蚀下 局部可迅速 被磨穿 天然气管道弯头处最容易因为冲刷磨损及腐蚀造成穿 孔 其它部位还有泵壳 阀座 喷嘴 弯头 悬流器内壁 热 偶等 在发生磨损的地方 如果还有腐蚀性介质存在 会加剧 金属的冲蚀 如一些油田油井采出液中含砂 而且随着后期开 采 大泵提液技术的广泛使用 携砂量增多 油田多相流 油 气 水 砂 集输管道底部因砂磨穿孔严重 最短的只用 3 个 月就穿孔泄漏 表现为管道内壁成槽沟磨蚀穿孔 联合站旋流 分离技术 由于采出液中含砂对旋流管的磨损 使用不到一年 流道就产生变形 使分离效率下降 磨损严重的不到三个月就 穿孔 造成泄漏直至停产 催化裂化装置 大直径再生器在 700 以上高温下运行 万一脱落 将产生危险的后果 常常导 致停产 经验证明 磨损与流体速度 冲击角度 固体浓度及操作 温度四个因素有关 冲蚀速率与气流速度的三次方成正比 20 30 的冲击角度最具有破坏性 冲蚀速率随气流中的固体浓 度增加而增加 钢的冲蚀阻力通常随操作温度上升而减小 3 钢铁材料的保护 保护钢铁等金属材料的措施主要有两点 一是防腐蚀 二 是防磨损 常用的防腐蚀措施有 使用耐腐蚀材料 如合金钢 不 锈钢 玻璃钢等材料 如对于含 h2s 腐蚀环境 ph2s300pa 必须采用抗氢致开裂 hic 钢材 把金属和 腐蚀介质隔离开来 如在金属表面加绝缘保护层 切断金属与 腐蚀介质的联系 外部补充电流以消除金属表面的电位差 在介质中加入缓蚀剂 消除腐蚀环境 1 保护层法 保护层法就像让士兵穿上铠甲一样 使用一层厚度薄 耐 腐蚀的材料做隔离保护层 保护里面的金属材料 常用的有耐 腐蚀性较强的金属 涂料 塑料等多种材料 热喷涂是将熔融状态的材料 通过高速气流雾化喷射在零 件表面上 形成保护层 热喷涂技术被认为是解决锅炉四管 腐蚀泄漏问题的最佳 途径 西安交通大学采用等离子喷涂技术对四管进行防腐处理 喷涂材料为金属陶瓷 结果表明 金属陶瓷具有良好的耐热腐 蚀性能和力学性能 全军装备维修表面工程研究中心采用电弧 喷涂技术对电站锅炉水冷壁管进行防腐处理 取得了良好的效 果 2 阴极保护法 阴极保护就是给遭受腐蚀的金属上通入足够的阴极电流 使得金属的电极电位变负 使腐蚀过程减缓 这是一种经济 可靠的防腐方法 保护效率高 已被广泛应用 按照保护电流的来源 阴极保护又可分为外加电流法和牺 牲阳极法两种 外加电流法使用一个直流电源来提供保护所需要的电流 一般将金属对地电压作为控制指标 只要对地电位达到 0 85 1 5v 就能起到良好的防腐效果 牺牲阳极法 就是把比要保护的某种金属 如钢铁 更活 泼 更容易腐蚀的金属 如锌 镁 与其连接 来替代钢铁的 腐蚀 由于保护涂层和阴极保护是结合使用的 涂层不可避免地 存在微小的针孔 光靠它是不行的 若仅用加电保护 电量消 耗过大 无法保护大面积 长距离 这两种方法结合在一起 防腐效果十分理想 这就像先在金属表面筑起城堡 而外部通 入的电流就象流动的哨兵 两者互相补充 共保城池安全 在煤气柜的腐蚀中 局部腐蚀 即点蚀穿孔是致命的 主 要原因是被横架和立柱挡住而漏涂的钢板形成了腐蚀原电池的 小阳极 而整体涂层较好的钢表面为大阴极 使小阳极迅速穿 孔 由于涂层施工质量不好而形成的针孔 也同样导致局部点 蚀穿孔 气柜内壁选用富锌底漆与弹性聚氨酯涂料相配合 外壁选 用锌底漆与氧化橡胶涂料相配合的防护方法是较为合理的 3 缓蚀剂 缓蚀剂是一种投加在腐蚀介质中的 能减缓或阻止金属腐 蚀的化学物质 它能够吸附在金属表面 形成保护膜 阻滞电 化学腐蚀过程的发生 缓蚀剂在石油 天然气 工业水 海水 酸 大气及钢筋 混凝土等环境中都有成功的应用 胜利油田东营压气站从日本进口的 100104m3 d 离心压缩 机组 由于天然气中含微量 h2s 等原因严重腐蚀 威胁着机组 的正常运行 中科院长春应用化学研究所研制的一种气相缓蚀 剂 主要成分是粗轻吡啶 成功地解决了腐蚀问题 每年的 药剂费不到 10 万元 4 消除腐蚀环境 电化学腐蚀离不开水 如果油气中没有水 也就避免了腐 蚀 我国目前唯一的一条干含硫天然气管线是川东开江长寿输 气管 用脱水工艺保持天然气在最高压力 最低温度下的水分 处于不饱和状态 避免了腐蚀 爆管和冻堵停产现象 5 防磨损 为了使设备免遭磨损 最好是除去磨蚀颗粒 如胜利油田 孤东采油厂在油井井口安装多相流除砂器 较好地解决了集油 管砂磨蚀穿孔的问题 而对于不能除去颗粒的情况 通常采用 耐磨材料衬里 耐磨陶瓷如 al2o3 zro2 等耐磨材料 能有效地解决磨损 问题 如胜利油田使用 zro2 陶瓷制做的出砂气井气嘴 解决了 气嘴刺大难题 保证了气井安全正常生产 采用 al2o3 工业陶 瓷精铸原油分水旋流管 可延长使用寿命 3 5 年 降低成本 40 碳化钨是一种硬质合金 耐磨 密度大 胜利油田孤东采 油厂用它制做出砂油井抽油泵凡尔和凡尔座 减少了泵漏 延 长了检泵周期 铸石制品也具有良好的耐磨损 耐腐蚀性能 广泛用于矿 山 冶金 石油 化工 电力等行业中的剧烈磨损 腐蚀的关 键部位 实践证明 其耐磨强度是普通钢材的十几倍 平顶山煤矿选煤厂张玮 则利用离心力原理 使磨面均匀 受力 发明了选矿用耐磨弯头 使用寿命从 20 天提高到 3 个月 以上 解决了煤浆管道的磨损难题 二 玻璃钢 以合成树脂为胶粘剂 玻璃纤维作增强材料而制成的复合 材料 称为玻璃纤维增强塑料 因其强度高 可以和钢铁相比 故又称玻璃钢 frp 合成树脂常用的有 不饱和聚酯树脂 环氧树脂 酚醛树 脂 呋喃树脂等 在增强纤维方面 除了玻璃纤维以外 还出 现了碳纤维 硼纤维和有机纤维等 玻璃钢具有密度小 强度高 相当于普通碳钢 耐化学 腐蚀性优良 施工工艺简单灵活等优点 质量良好的玻璃钢设 备使用寿命可达 15 25 年 玻璃钢在石油工业中得到了越来越广泛的应用 如制作管 道 储罐 防腐保护层等 玻璃钢管道具有耐腐蚀 耐砂磨 重量轻 强度高 输送效率高 不易结蜡和结垢等优点 使用 压力已经提高到 24mpa 用于油气集输 污水输送等工程 玻璃 钢储罐有取代钢罐的趋势 美国加油站已经普遍使用玻璃钢地 下油罐 玻璃钢已成为氯碱工业主要结构材料之一 早在 20