化工企業(yè)設備管道腐蝕安全危害及管控措施淺析

一、腐蝕形態(tài)

腐蝕形態(tài)可分為全面腐蝕、局部腐蝕、應力腐蝕、氫腐蝕等。

一全面腐蝕

全面腐蝕是在設備管道較大面積上產生的程度基本相同的腐蝕，結果造成金屬大范圍全面減薄以致被破壞，不能再繼續(xù)使用。如，在碳鋼強酸、強堿中發(fā)生的腐蝕屬于全面腐蝕。對于全面腐蝕，可通過掛片試驗或定期檢測，計算出腐蝕速率，可預算出金屬結構或設備的使用壽命，因此，突發(fā)失效和泄漏事故的風險相對容易防控。

二局部腐蝕

與全面腐蝕相比其危害性卻要嚴重得多，局部腐蝕造成的失效事故往往沒有先兆，一般為突發(fā)性的破壞，通常難以預測，局部腐蝕破壞的控制也較為困難，所以管控措施制定不全面，落實不到位，很可能造成重大泄漏而引發(fā)火災或人身傷亡事故。如點蝕能導致容器或管道穿孔泄漏，應力腐蝕則會導致構件的承載能力大大降低等。而局部腐蝕中又以點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞形式最為突出。

1點蝕（孔蝕）：集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內部的腐蝕形態(tài)，一般是直徑小而深度深。點蝕產生的危害特點：

（1） 點蝕一旦發(fā)生，孔內溶解速度相當大，經常突然之間導致事故的發(fā)生；

（2）點蝕經常發(fā)生在具有自鈍化性能的金屬或合金上，并且在含氯離子的介質中更易發(fā)生，如奧氏體不銹鋼管道在輸送含氯離子或溴離子的介質時最容易產生點蝕等。

（3）點蝕通常發(fā)生在靜滯的溶液中，有流速或提高流速?？蓽p輕或不發(fā)生點蝕。

據腐蝕失效引發(fā)的事故事例的調查結果表明，全面腐蝕僅占約20%，其余約80%為局部腐蝕破壞，如2019年6月21日，美國費城能源解決方案公司煉油廠氫氟酸烷基化裝置發(fā)生爆炸，造成5人受傷。事故直接原因是管道彎頭由于腐蝕變薄，進而發(fā)生破裂，管道內丙烷泄漏發(fā)生火災爆炸事故。

2縫隙腐蝕：腐蝕介質中的金屬表面上，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內發(fā)生的局部腐蝕。

縫隙腐蝕一般認為是濃差腐蝕電池的原理，即由于縫隙內和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成的?？p隙腐蝕在許多介質中發(fā)生，但以含氯化物的溶液中最嚴重，其機理不僅是氧濃差電池的作用，還有像點蝕那樣的自催化作用。當管道輸送的物料為電解質溶液時，在管道內表面的縫隙處，如法蘭墊片處、單面焊未焊透處等，均會產生縫隙腐蝕。一些鈍性金屬如不銹鋼、鋁、鈦等，容易產生縫隙腐蝕?？p隙腐蝕發(fā)生的特點具有隱蔽性和突發(fā)性，如1992年4月22日，墨西哥瓜達拉哈拉市發(fā)生成品油管道爆炸事故，造成206人死亡，1470人受傷，多人失蹤。事故的直接原因是管道縫隙腐蝕泄漏形成可燃氣體混合物并達到爆炸極限，被不明火源點燃后引起爆炸。

三應力腐蝕

在拉應力作用下，金屬在腐蝕介質中引起的破壞。如金屬在堿液中的應力腐蝕破裂稱堿脆；不銹鋼的氯離子應力腐蝕破裂；金屬在同時含有硫化氫及水的介質中發(fā)生的硫化物腐蝕破裂等等。2011年11月6日23時55分，吉林省松原石油化工股份有限公司脫乙烷塔頂回流罐發(fā)生爆炸，造成4人死亡、1人重傷的后果；直接原因就是硫化氫應力腐蝕造成回流罐筒體封頭產生微裂紋，隨著微小裂口的發(fā)展增大，使罐體封頭強度急劇減弱，罐體封頭突然整體斷裂。

應力腐蝕的發(fā)生可以從以下幾方面進行預防。

（1）盡量避免使用對應力腐蝕敏感的材料；

（2）在設計設備結構時要力求合理，盡量減少應力集中和積存腐蝕介質；

（3）在加工制造設備時注意消除殘余應力。

四氫腐蝕

高溫高壓下，氣相中氫以氫原子形式滲入鋼中，與鋼中的碳結合生成甲烷，造成鋼表層脫碳，使強度、塑性降低，嚴重時導致表面鼓泡或開裂。氫腐蝕分為氫鼓包、氫脆、氫蝕。

（1）氫鼓包：氫原子擴散到鋼內空穴，并在該處結合成氫分子，由于氫分子不能擴散，就會積累形成巨大內壓，引起鋼材表面鼓包甚至破裂的現象稱為氫鼓包。

（2）氫脆：氫原子進入金屬后使晶格應變增大，因而降低韌性及延性，引起脆化的現象。

（3）氫蝕：在高溫高壓環(huán)境下，氫進入金屬內與一種組分或元素產生化學反應使金屬破壞。

氫腐蝕引發(fā)的安全事故在國內外時有發(fā)生并造成嚴重后果，如2010年4月2日美國TESORO公司一臺換熱器泄漏引發(fā)燃燒爆炸，造成7人死亡；直接原因就是換熱器由于高溫氫腐蝕引起碳鋼變脆、強度降低，在高溫作用下發(fā)生脆裂。由于氫腐蝕形式表現比較隱蔽，如果不加強日常監(jiān)測和管理，隱患容易被忽略而引發(fā)事故，造成生命財產的損失，所以一定要引起我們的高度關注。

二、腐蝕失控的預防措施

每一起事故都應引起我們警醒和反思，事故的發(fā)生與企業(yè)本質安全重視程度不夠、日常檢測監(jiān)控缺失、管控措施落實不到位等息息相關。如何做好安全預防，下面從工程技術、管理、應急等方面來進行闡述。

一工程技術措施

1.設計方面。根據介質特性、運行溫度、壓力、流速、雜質含量等方面選擇符合要求的材質。綜合考慮設備管道的載荷分布、溫度區(qū)間、腐蝕區(qū)域大小等因素選取性價比高的材料。

2.施工管理。編制設備管道安裝施工方案和技術措施，組織對員工進行培訓，使員工熟悉并掌握技術措施，并在施工過程中得到有效貫徹落實。

3.介質處理。運用去濕除塵、除氧、脫鹽等方法對工藝介質進行處理，避免或減少工藝介質對設備管道的腐蝕，降低設備管道的腐蝕危害。

4.覆蓋層。對設備管道采取涂料涂層（如刷防銹漆）、金屬涂層（如鍍鋅）、襯里、管道防腐層等防腐措施，以達到保護設備管道本體的目的。

5.電化學保護。通過外加電流使設備管道的電位發(fā)生變化，從而減緩或抑制金屬制品的腐蝕，分為陰極保護、陽極保護等。

6.添加緩蝕劑。在腐蝕介質中加入一種或幾種物質，起到防止介質對金屬腐蝕但又不改變介質其他性能的作用。

二管理措施

企業(yè)應重視引發(fā)設備、管道腐蝕的危害因素的風險分析,制定有針對性、可操作性的管控措施，明確管理職責，并做好落實。在具體管理措施方面，注重抓好以下幾點。

1.企業(yè)應制定防腐蝕防泄漏管理制度，明確具體管理內容和要求。對關鍵設備管道的重點部位制定檢測計劃和周期，明確檢測部位、時間、責任人，按照制度規(guī)定及計劃，分級分層對設備管道的腐蝕狀況跟蹤監(jiān)管。

2.做好日常檢測。企業(yè)應根據管理制度要求對介質危害性較大的設備管道，進行日常泄漏檢測的巡查并如實記錄，第一時間發(fā)現泄漏點，并采取有效的管控措施和應急處置措施，把安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。對腐蝕減薄會導致后果嚴重的設備管道加大腐蝕監(jiān)測、縮短檢測周期，尤其是管線的三通和彎頭等易沖刷磨損、易腐蝕部位，及時發(fā)現并消除設備管道壁厚腐蝕減薄的安全隱患。避免有害介質泄漏量越來越大，最終失控導致安全事故發(fā)生。同時企業(yè)應不斷提升檢測診斷技術，如借助移動式溫感、紅外測漏等先進儀器，更加準確、及時發(fā)現設備管道早期的微泄漏隱患。

3.開展設備管道預防性維修。通過定期檢測監(jiān)控，建立準確、完整、有效的數據庫，并對監(jiān)測數據進行分析，計算設備管道的腐蝕速率和剩余使用期限，制定檢維修或更換計劃，強化過程控制措施，盡量做到“預防性維修或預知性維修”，避免或減少“事后維修”，降低安全風險、減小不可控因素。

4.優(yōu)化工藝操作指標。在工藝條件允許的前提下，盡量降低含酸等易腐蝕介質的操作溫度、流速、濃度等；控制原料中的易腐蝕雜質含量。對于操作溫度高、壓力高、流速高的設備管道一定重點關注，增加巡查和檢測頻次。

5.強化培訓。企業(yè)應對各級專業(yè)人員及員工進行防腐蝕防泄漏管理制度、檢測內容、設備管道預防性維修等有針對性的培訓，一是提高專業(yè)人員及員工的責任心，有效落實崗位責任制；二是不斷提高專業(yè)人員及員工的素養(yǎng)和技能，正確使用先進儀器儀表，做到檢測數據的真實、有效、可靠，并對檢測數據進行分析，制定有效的控制措施并進行落實執(zhí)行。

三應急管理措施

1.編制泄漏應急預案。企業(yè)應組織工藝、設備、技術、安全等專業(yè)部門和人員，對可能發(fā)生泄漏的場所和設備設施，制定泄漏應急專項預案。預案的編制一定要結合企業(yè)的實際情況，避免生搬硬套和沒有轉化的拿來主義。預案要具有全面性、針對性、指導性、實用性。

2.做好泄漏應急預案的培訓。泄漏應急預案評審合格下發(fā)后，一定要制定相關專業(yè)人員和崗位員工的培訓計劃，按計劃組織培訓，并對培訓效果進行驗證，使每一位員工熟悉并掌握應急預案的內容和要求，對培訓不合格的員工要有改善措施并跟蹤落實。

3.組織泄漏處置應急演練。制定演練計劃并組織相關員工參加實操演練，在演練過程中發(fā)現問題要及時修訂和改進，只有做到不斷演練、不斷總結才能做到員工應急能力的不斷提升。只有這樣才能在事故發(fā)生時做到不慌不亂、有條不紊進行應急處置。

4.配置應急救援物資。根據應急預案和現場實際的要求，做好應急物資的配備并由專人進行日常檢查維護，確保應急物資有效、可靠，對檢查過程中發(fā)現失效或損壞的應急物資應及時更換，杜絕在應急處置過程中因應急物資的失效或損壞導致事故的擴大甚至安全事故的發(fā)生。