高新成 王东勃

摘要：近年来，冀东油田南堡联合站再生气管线频繁产生穿孔问题，文章主要从生产的参数、工艺特点，以及再生气组分等方面，针对此类管线投产后服役时间相对较长，井口流程及管线出现腐蚀穿孔等问题的原因展开细化探讨，同时，探寻腐蚀穿孔的原因，进而开展针对性的处理操作，收获效果较为显著。

关键词：管线;腐蚀问题;频繁;介质

引言：在2009年下半年正式开展管线的应用，经由测量问题部位边壁厚度的方式，分析出相应部位和周边的管壁产生了较为显著的薄化情况，同时伴随着坑蚀、点蚀问题。经由初步分析断定上述情况出现和管线内部杂质、气体等冲刷管壁相关的可能性较大，此类问题也称之为冲刷腐蚀。

一、冲刷腐蚀

（一）概述

冲刷腐蚀主要指的为金属表面和腐蚀流体间，因高速相对运动影响，出现的金属损伤类问题。一般处于流速较低或者静止的腐蚀介质内，腐蚀影响相对不明显，但在腐蚀流体进行速度较大的运动期间，会导致金属表面可以发挥保护作用的膜层遭到破坏，例如腐蚀产物膜或者表面膜等，具体而言，膜层逐渐薄化，或者因加速影响，导致金属腐蚀速度加快。

由此，此类问题是基于腐蚀和流体冲刷的共同作用而产生的，一般在一些海洋工程或者在临海区域内进行建设的工程中，出现的可能性和频率较高，同时，在一些能源、油气生产等工业领域的各类过流部件和管道中，也时有发生，多会在运动流体内的合金或者金属上表现出来。

冲刷腐蚀对管线的叶轮、肘管、泵、弯头、换热器进出口等位置产生的影响较为严重，具体而言，由于这些位置通常会出现流体速度或者方向改变等，或者紊流增大的现象。受冲刷腐蚀的金属，表面会出现一些马蹄状的痕迹，或者沟槽、凹谷等，如果受腐蚀影响，但表面没有腐蚀产物堆积，且呈现光亮状态，则是由于流向的影响，一般是按照流体局部流动方向或者表面不规则产生的紊流，导致弯管或者相关部位出现较为显著的局部腐蚀，导致管壁薄化速度加快，甚至引发穿孔问题。

（二）作用机理

冲刷腐蚀主要是将流体自身机械作用、流体对电化学产生的腐蚀影响，和两者的相互作用当做基本特点的。冲刷会加剧腐蚀的影响，并加快腐蚀作用。具体而言：

其一，促使传质的速度加快，利用去极化剂，将金属表面堆积的腐蚀产物清除。

其二，受高流速影响，压应力和切应力发生改变，由于气泡或者多相流动固体颗粒产生的冲击影响，导致表面膜层出现薄化、碎裂等问题，或者经由局部能量提高、塑性变形等，产生应变差异电池，进而促使腐蚀影响更为显著化。

其三，部分保护膜脱离表面，使得新鲜体暴露出来，孔和膜之间形成电偶腐蚀作用。

二、影响因素及腐蚀原因分析

据相关统计显示，从2016年下半年到2017年上半年，由于流程管线投产后，服役时间长，井口流程及管线多次出现腐蚀穿孔问题，具体穿孔位置多为弯头附近。2016年10月，出现于换热设备出口管线弯头围边区域，管壁出现薄化问题，坑蚀、点蚀位置较为密集;2016年11月，出现于换热设备出口管线弯头围边区域，管壁出现薄化问题，坑蚀、点蚀位置较为密集;2017年2月，出现于换热设备出口爬坡管线弯头围边区域，管壁出现薄化问题，坑蚀、点蚀位置较为密集;2011年3月，出现于换热设备出口爬坡管线弯头围边区域，管壁出现薄化问题，坑蚀、点蚀位置较为密集。

（一）因素列举

和基于其他应力作用影响的腐蚀类问题照比而言，可对此类腐蚀问题产生影响的因素，繁琐性更高。不仅包括材料自身机械性能、构成成分、表面的粗糙性等，也包括pH值、硬度以及介质温度等，甚至还有流部件结构、流体状态及流动速度等[1]。

1.多相流

在流体内具有固体颗粒或气泡的情况下，和单相流相比较来讲，所形成冲刷腐蚀的影响更为明显，同时，会导致临界的流速大幅降低。

2.流速

通常来讲，流动速度的提升，会导致冲刷腐蚀的影响大幅提升。

3.流态

流体流态具体包括湍流与层流两种，针对第一种来讲，属于非稳态流，压强及流速等通常会发生一些不规则的改变，是损害性较高的一种流态;第二种流态下，流体的质点混杂且互补，轨迹线互为平行状态。

（二）具体原因

管线的直径为150mm;运行介质属于天然气;运行压力处于1.7到1.9Mpa。每小时可产生气体量为8000标方。

1.流速计算

基于S=3.14×r2能够得出，基于标准状况下，此管道内气体的流速是每秒124.3m;基于PV=nRT能够得出，基于压力为1.8Mpa的条件下，天然气流速是每秒6.78m[2]。

根据压力的大小，可将压力管道划分成：其一，超高压管道，即压力超过100Mpa;其二，高压管道，即压力大于10Mpa，且小于或者等于100Mpa，建议气流速度不超过每秒30m;其三，中压管道，即压力大于1.6Mpa，且不超过10Mpa，建议气流速度每秒处于10到15m之间;其四，低压管道，即压力大于或者等于0Mpa，且不超过1.6Mpa，建议气流速度每秒处于5到6m之间。

2.细化分析

其一，从腐蚀表现特征方面。穿孔管线的表现特征包括：内部腐蚀;腐蚀位置多为弯头或者临近区域;穿孔位置附近區域的管壁出现薄化现象，厚度只达到1到2mm左右;腐蚀区域周边出现较为显著的坑蚀、点蚀的情况，管壁出现泪滴状、沟槽等表现。上述腐蚀特点和冲刷腐蚀表现特征完全相符。

其二，从运行介质方面。首先，管线运行期间，再生天然气于弯头位置周边会出现流动方向改变的情况，极易引发湍流形成，进而加速冲刷腐蚀。其次，近年来，因上游设置的一些脱硫设备中的很多脱硫剂流入了天然气管道内部，导致管道中的一些粉尘颗粒经由压缩设备进入到过滤分离设备中，对其中的滤芯造成了较为明显的腐蚀性影响，使得滤芯难以正常发挥作用。随后，相应颗粒会进到分子筛中，因此类设备的间隙较窄，会导致颗粒过多的集中在上端位置处，如此一来，在分子筛再生的同时，气流和脱水吸附气流的方向不同，所以分子筛上端位置中的一些粉尘进入到管线内部。气体在离开分子筛后会带有较多的水分，粉尘颗粒基于水分作用，出现板结、固化等问题，导致气体内产生二相流，从而使得冲刷腐蚀影响愈发显著。由此，管线存在冲刷腐蚀基础性条件。

经由上述对腐蚀表现及运行介质的分析，能够得出，此类穿孔问题产生的主要原因为，天然气将脱硫剂粉尘颗粒带至管线弯头周边位置中的管壁，形成冲刷影响而造成的。

三、预防措施分析

结合上述原因分析，可通过如下措施加以预防：

其一，优化设计，增加管线直径，减少气体的流动速度。计算后得知，倘若利用DN200管线替代原有管线，气体的流动速度可降低45%左右，和之前的每秒3.8m存在较大差距。

其二，尽可能的防止恶劣湍流的产生。于分子筛再生的同时，对其前后流程开展缓慢的导通操作，以降低湍流出现可能性。于管线弯头位置尽量的选择低度数的弯头，有助于大幅减少恶劣湍流产生几率。

其三，在来气管线上添设雾化水洗设备，促使天然气内的粉尘颗粒能够被阻拦在入口的分离设备处，以降低脱硫剂等颗粒进入到过滤分离和压缩设备中，对相关设备造成影响[3]。

其四，缩减过滤分离设备更换滤芯的间隔时间，降低甚至完全消除滤芯被腐蚀后，脱硫剂颗粒进入到分子筛中对其造成不良影响。

结论：综上所述，经由上述措施的应用，针对管线开展的防冲刷腐蚀相关操作取得了较为优良的成果。在一年的期间内，针对管线中出现穿孔问题可能性较高的部位开展细化检测，没有发现相应部位出现薄化的问题，管线也没有再出现过腐蚀穿孔的问题，但因跟踪调查时间尚短，因此，还需要展开进一步的观察和探究。

参考文献：

[1]李志斌.一起仪表空气露点不合格的原因分析及技改处理[J].泸天化科技，2017（04）：197-199.

[2]陈鹏轩，张井鲁，邓全文.新疆某天然气处理站分子筛脱水橇投产故障分析及处理措施[J].中国石油石化，2017（08）：166-168.

[3]张超凡，李振伟，胡东平.HXK-5000/8型分子筛纯化系统再生流程压力高原因分析及处理[J].深冷技术，2016（01）：57-60.