化工企業(yè)設(shè)備管道腐蝕安全危害及管控措施淺析

化工企業(yè)設(shè)備管道腐蝕安全危害及管控措施淺析腐蝕形態(tài)腐蝕形態(tài)可分為全面腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕等。一、全面腐蝕全面腐蝕是在設(shè)備管道較大面積上產(chǎn)生的程度基本相同的腐蝕，結(jié)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(qiáng)酸、強(qiáng)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(yàn)或定期檢測，計(jì)算出腐蝕速率，可預(yù)算出金屬結(jié)構(gòu)或設(shè)備的使用壽命，因此，突發(fā)失效和泄漏事故的風(fēng)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(yán)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(yù)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(shí)不到位，很可能造成重大泄漏而引發(fā)火災(zāi)或人身傷亡事故。如點(diǎn)蝕能導(dǎo)致容器或管道穿孔泄漏，應(yīng)力腐蝕則會導(dǎo)致構(gòu)件的承載能力大大降低等。而局部腐蝕中又以點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞形式最為突出。1.點(diǎn)蝕（孔蝕）：集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕形態(tài)，一般是直徑小而深度深。點(diǎn)蝕產(chǎn)生的危害特點(diǎn)：（1）點(diǎn)蝕一旦發(fā)生，孔內(nèi)溶解速度相當(dāng)大，經(jīng)常突然之間導(dǎo)致事故的發(fā)生；（2）點(diǎn)蝕經(jīng)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(zhì)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(zhì)時最容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕等。（3）點(diǎn)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(diǎn)蝕。據(jù)腐蝕失效引發(fā)的事故事例的調(diào)查結(jié)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(fèi)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(jìn)而發(fā)生破裂，管道內(nèi)丙烷泄漏發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。2.縫隙腐蝕：腐蝕介質(zhì)中的金屬表面上，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的局部腐蝕?？p隙腐蝕一般認(rèn)為是濃差腐蝕電池的原理，即由于縫隙內(nèi)和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成的。縫隙腐蝕在許多介質(zhì)中發(fā)生，但以含氯化物的溶液中最嚴(yán)重，其機(jī)理不僅是氧濃差電池的作用，還有像點(diǎn)蝕那樣的自催化作用。當(dāng)管道輸送的物料為電解質(zhì)溶液時，在管道內(nèi)表面的縫隙處，如法蘭墊片處、單面焊未焊透處等，均會產(chǎn)生縫隙腐蝕。一些鈍性金屬如不銹鋼、鋁、鈦等，容易產(chǎn)生縫隙腐蝕。縫隙腐蝕發(fā)生的特點(diǎn)具有隱蔽性和突發(fā)性，如1992年4月22日，墨西哥瓜達(dá)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?xì)怏w混合物并達(dá)到爆炸極限，被不明火源點(diǎn)燃后引起爆炸。三、應(yīng)力腐蝕在拉應(yīng)力作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中引起的破壞。如金屬在堿液中的應(yīng)力腐蝕破裂稱堿脆；不銹鋼的氯離子應(yīng)力腐蝕破裂；金屬在同時含有硫化氫及水的介質(zhì)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(yīng)力腐蝕造成回流罐筒體封頭產(chǎn)生微裂紋，隨著微小裂口的發(fā)展增大，使罐體封頭強(qiáng)度急劇減弱，罐體封頭突然整體斷裂。應(yīng)力腐蝕的發(fā)生可以從以下幾方面進(jìn)行預(yù)防。（1）盡量避免使用對應(yīng)力腐蝕敏感的材料；（2）在設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)時要力求合理，盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì)；（3）在加工制造設(shè)備時注意消除殘余應(yīng)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(jié)合生成甲烷，造成鋼表層脫碳，使強(qiáng)度、塑性降低，嚴(yán)重時導(dǎo)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(kuò)散到鋼內(nèi)空穴，并在該處結(jié)合成氫分子，由于氫分子不能擴(kuò)散，就會積累形成巨大內(nèi)壓，引起鋼材表面鼓包甚至破裂的現(xiàn)象稱為氫鼓包。（2）氫脆：氫原子進(jìn)入金屬后使晶格應(yīng)變增大，因而降低韌性及延性，引起脆化的現(xiàn)象。（3）氫蝕：在高溫高壓環(huán)境下，氫進(jìn)入金屬內(nèi)與一種組分或元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使金屬破壞。氫腐蝕引發(fā)的安全事故在國內(nèi)外時有發(fā)生并造成嚴(yán)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(qiáng)度降低，在高溫作用下發(fā)生脆裂。由于氫腐蝕形式表現(xiàn)比較隱蔽，如果不加強(qiáng)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(cái)產(chǎn)的損失，所以一定要引起我們的高度關(guān)注。腐蝕失控的預(yù)防措施每一起事故都應(yīng)引起我們警醒和反思，事故的發(fā)生與企業(yè)本質(zhì)安全重視程度不夠、日常檢測監(jiān)控缺失、管控措施落實(shí)不到位等息息相關(guān)。如何做好安全預(yù)防，下面從工程技術(shù)、管理、應(yīng)急等方面來進(jìn)行闡述。一、工程技術(shù)措施1.設(shè)計(jì)方面。根據(jù)介質(zhì)特性、運(yùn)行溫度、壓力、流速、雜質(zhì)含量等方面選擇符合要求的材質(zhì)。綜合考慮設(shè)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(shè)備管道安裝施工方案和技術(shù)措施，組織對員工進(jìn)行培訓(xùn)，使員工熟悉并掌握技術(shù)措施，并在施工過程中得到有效貫徹落實(shí)。3.介質(zhì)處理。運(yùn)用去濕除塵、除氧、脫鹽等方法對工藝介質(zhì)進(jìn)行處理，避免或減少工藝介質(zhì)對設(shè)備管道的腐蝕，降低設(shè)備管道的腐蝕危害。4.覆蓋層。對設(shè)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(dá)到保護(hù)設(shè)備管道本體的目的。5.電化學(xué)保護(hù)。通過外加電流使設(shè)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(hù)、陽極保護(hù)等。6.添加緩蝕劑。在腐蝕介質(zhì)中加入一種或幾種物質(zhì)，起到防止介質(zhì)對金屬腐蝕但又不改變介質(zhì)其他性能的作用。二、管理措施企業(yè)應(yīng)重視引發(fā)設(shè)備、管道腐蝕的危害因素的風(fēng)險分析,制定有針對性、可操作性的管控措施，明確管理職責(zé)，并做好落實(shí)。在具體管理措施方面，注重抓好以下幾點(diǎn)。1.企業(yè)應(yīng)制定防腐蝕防泄漏管理制度，明確具體管理內(nèi)容和要求。對關(guān)鍵設(shè)備管道的重點(diǎn)部位制定檢測計(jì)劃和周期，明確檢測部位、時間、責(zé)任人，按照制度規(guī)定及計(jì)劃，分級分層對設(shè)備管道的腐蝕狀況跟蹤監(jiān)管。2.做好日常檢測。企業(yè)應(yīng)根據(jù)管理制度要求對介質(zhì)危害性較大的設(shè)備管道，進(jìn)行日常泄漏檢測的巡查并如實(shí)記錄，第一時間發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，并采取有效的管控措施和應(yīng)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(dǎo)致后果嚴(yán)重的設(shè)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(xiàn)并消除設(shè)備管道壁厚腐蝕減薄的安全隱患。避免有害介質(zhì)泄漏量越來越大，最終失控導(dǎo)致安全事故發(fā)生。同時企業(yè)應(yīng)不斷提升檢測診斷技術(shù)，如借助移動式溫感、紅外測漏等先進(jìn)儀器，更加準(zhǔn)確、及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備管道早期的微泄漏隱患。3.開展設(shè)備管道預(yù)防性維修。通過定期檢測監(jiān)控，建立準(zhǔn)確、完整、有效的數(shù)據(jù)庫，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算設(shè)備管道的腐蝕速率和剩余使用期限，制定檢維修或更換計(jì)劃，強(qiáng)化過程控制措施，盡量做到“預(yù)防性維修或預(yù)知性維修”，避免或減少“事后維修”，降低安全風(fēng)險、減小不可控因素。4.優(yōu)化工藝操作指標(biāo)。在工藝條件允許的前提下，盡量降低含酸等易腐蝕介質(zhì)的操作溫度、流速、濃度等；控制原料中的易腐蝕雜質(zhì)含量。對于操作溫度高、壓力高、流速高的設(shè)備管道一定重點(diǎn)關(guān)注，增加巡查和檢測頻次。5.強(qiáng)化培訓(xùn)。企業(yè)應(yīng)對各級專業(yè)人員及員工進(jìn)行防腐蝕防泄漏管理制度、檢測內(nèi)容、設(shè)備管道預(yù)防性維修等有針對性的培訓(xùn)，一是提高專業(yè)人員及員工的責(zé)任心，有效落實(shí)崗位責(zé)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(jìn)儀器儀表，做到檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效、可靠，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制定有效的控制措施并進(jìn)行落實(shí)執(zhí)行。三、應(yīng)急管理措施1.編制泄漏應(yīng)急預(yù)案。企業(yè)應(yīng)組織工藝、設(shè)備、技術(shù)、安全等專業(yè)部門和人員，對可能發(fā)生泄漏的場所和設(shè)備設(shè)施，制定泄漏應(yīng)急專項(xiàng)預(yù)案。預(yù)案的編制一定要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，避免生搬硬套和沒有轉(zhuǎn)化的拿來主義。預(yù)案要具有全面性、針對性、指導(dǎo)性、實(shí)用性。2.做好泄漏應(yīng)急預(yù)案的培訓(xùn)。泄漏應(yīng)急預(yù)案評審合格下發(fā)后，一定要制定相關(guān)專業(yè)人員和崗位員工的培訓(xùn)計(jì)劃，按計(jì)劃組織培訓(xùn)，并對培訓(xùn)效果進(jìn)行驗(yàn)證，使每一位員工熟悉并掌握應(yīng)急預(yù)案的內(nèi)容和要求，對培訓(xùn)不合格的員工要有改善措施并跟蹤落實(shí)。3.組織泄漏處置應(yīng)急演練。制定演練計(jì)劃并組織相關(guān)員工參加實(shí)操演練，在演練過程中發(fā)現(xiàn)問題要及時修訂和改進(jìn)，只有做到