高温高湿地区油品码头设备腐蚀原因分析及应对措施

蒙忠浩 白治伟

（中国石化海南炼油化工有限公司，海南洋浦 578101）

1 码头概况

某石化油品码头位于海南岛的西北部洋浦湾，西邻北部湾；共有两个码头，一个是原油码头，另一个是成品油码头。其中，原油码头为1个30万吨级原油接卸、燃料油装卸泊位；成品油码头为1个10万吨级、4个5000吨级、2个10000吨级泊位。原油码头为高桩码头，是以栈桥形式从岸边直伸海中蝶形布置，全长2500米，泊位长度500米，海水消防泵房1处，综合楼1座，码头改造后，新建引桥1座，全长2000米，与原油作业泊位平台连接，共用泊位设施装卸燃料油。成品油码头建筑是以防坡提、栈桥形式从岸边直伸海中U形布置，防坡提全长1200米，设有作业泊位7个。

2 自然条件

（1）气温：洋浦湾年平均气温为24.7℃。其中，7月份气温最高，可达38.5℃以上，月平均气温为29.3℃。相比而言，1月份气温最低，可下降至7.3℃，但月平均气温也有18.9℃。（2）降水：由于受季风影响，洋浦湾区干季和雨季非常分明。通常情况下，5月到10 月为雨季，11月至次年4月为旱季。其中，7、8 月降水量最多，约占全年总降水量的48%，而12月的降雨量最少。年平均降水日数为100.8天， 年平均降水量达1114 mm。（3）雷暴：洋浦湾区为雷暴多发地区，年平均雷暴日数达114天。（4）相对湿度：洋浦湾区年平均相对湿度为82%，最小相对湿度为26%。（5）风况：洋浦湾区年平均风速为3.6 m/s。常风向为ENE 向，频率为22.3%，次常风向为NE，频率为18.1%。每月10月至次年4月盛行NE向风，6～8月盛行SW～SSW 向风，尤以7、8月份为最盛。5月和9月为季风转换期。强风向为SW向，最大风速为32.3 m/s。≥6级大风天数年平均为5.2天，≥5级风天数年平均为21.6天。

3 原油管线腐蚀情况

该石化公司原油全部由30万吨级原油码头运送。两条DN800原油管线，每条长4500米，其中码头内临海段2300米（含引桥段和引堤段），码头至罐区2200米，沿马路一侧高出地面大约1米架空布置。所用原油管线基本物性参数见表2。

表2. 原油管线物性参数

3.1 原油管线内部腐蚀

在含硫原油中存在多种腐蚀性物质，如硫化氢、硫醇、硫、溶解氧、盐类、有机酸等。这其中，硫及相关硫化物的腐蚀性最强，因为它们能够直接与管线或设备发生反应。随着硫含量的增加，对原油管线的腐蚀也会明显加剧，出现大面积腐蚀斑点，阳极腐蚀电流都集中到斑点区域，因而腐蚀电流密度增大，加速了腐蚀进程。原油中石油酸是影响腐蚀的另一个重要因素，随着原油酸值的增大，管材的腐蚀速率明显增强。

该公司加工的原油相对固定，以阿曼原油为主，其主要成分见表3。阿曼原油活性硫含量、酸值均较高，有较强的腐蚀性。因此对原油管线内腐蚀研究主要考虑阿曼原油的影响。

表3 阿曼原油的主要成分

目前，该公司已委托中国特种设备检测研究院对两条原油管道内部进行检测。检测结果表明：两条原油管线内腐蚀减薄较轻，但发现一条原油管线内部有一处坑蚀部位（最小壁厚7.3mm，周围壁厚8.4mm）。坑蚀对原油管线的危害最大，不仅是因为内部坑蚀在日常工作中难以被发现，而且蚀孔一旦形成，就会因为局部应力集中和自催化作用而迅速发展，最终常因穿孔泄漏而造成严重事故。

3.2 原油管线外腐蚀

该石化公司两条原油管线沿海铺设，钢引桥向海中延伸1.8KM，处于海上大气区的强腐蚀环境中。海洋大气区的主要腐蚀因素是侵害金属表面的海风盐雾与沉积的盐粒尘埃。盐粒沉积与风浪大小、距海面高度、曝晒时间及降水多少有关。由于积盐中的氯化钙、氯化镁和氯化钠具有吸湿性，容易在金属表面，特别是在缝隙中形成液膜。当昼夜、季节、气候变化达到露点时尤其明显。由于涂料微孔和缝隙中的毛细管凝聚效应，即使达不到露点，也会形成液膜。含有氯化物的液膜是发生电化学腐蚀的必要因素，腐蚀速度随液膜厚度增加而提高，当厚度在10～100μm时腐蚀速度出现极大值，这是由于氧的扩散与液膜电阻两个相反因素共同影响的结果。原油管线在使用一般油漆防腐后的两年后，表面会逐渐粉化，逐渐出现坑蚀。

目前，该公司已委托中国特种设备检测研究院对两条原油管道向海中延伸部分进行管外检测。检测结果表明：（1）部分膨胀节波纹管表面腐蚀。（2）外防腐保温层部分有裂缝，外覆盖层部分与防锈漆部分脱落，管体外腐蚀严重。同时，许多部位管体表面存在腐蚀坑点，特别是焊缝处的腐蚀更为严重（见图3）。

图3 原油管线外部腐蚀状况

3.3 对策

针对目前码头原油管线的腐蚀现状提出以下应对措施：

（1）原油管线采用超声波定期检测，对发现坑蚀部位要及时贴板，加强保护。（2）采用智能化巡线仪敦促巡检人员落实巡线制度，第一时间发现缺陷，及时处理。（3）鉴于海南炼化所处位置气候特点，去除保温层，管线重新喷砂防腐。（4）对腐蚀严重区域采用补强措施，对管线进行贴板处理。（5）原油管线要定期防腐，一般四五年为宜。（6）膨胀节和原油法兰连接使用黄油类物质填充并使用油性物质对整个法兰及螺栓进行包裹，隔绝空气，防止腐蚀延伸。

4 燃料油管线

4.1 燃料油管线腐蚀现状

燃料油管线采用保温层加防锈漆进行防腐，其中保温棉厚100mm。保温层内管壁腐蚀具有普遍性，呈均匀腐蚀状，包覆保温层的管线虽其保温性尚好，但腐蚀情况易被掩盖，尤其是接触海水和湿气部分。当海水和湿气在保温层内聚集后，会加重保温层内部的腐蚀。此外，现场还存在保温层施工不规范，法兰接口处，以及流量计前的保温层开口处未用密封胶带严格封闭，进而导致海水、风浪、盐雾以及雨水不时侵入，形成“盐雾箱”效应，造成裸管外表面普遍锈蚀。现场发现，保温层不良或破损处内部的管面存在大量的锈蚀，同时法兰和阀门的腐蚀也尤为严重(见图4)。

图4 燃料油管线保温开口直接外露(a)；更换下来的消防水阀门(b)

之所以造成以上大面积的燃料油管线外部腐蚀，是因为在局部湿热环境下，含盐水汽从保温层的外皮接口缝道侵入后，在管壁与保温材料接触间形成液膜。由于保温层内附加拌热而使温度升高，同时由于封闭性强且湿度高，其腐蚀速度比自然状态下的海洋大气高出十多倍至几十倍，因此保温层内部的管壁遭受严重的腐蚀。

4.2 对策

针对目前燃料油管线的腐蚀现状提出以下应对措施：

（1）保温施工中务必先将管壁锈蚀表面除锈清理干净。（2）涂刷耐温防锈底漆后，保温材料选用非矿物性纤维并掺加缓蚀剂，外包覆层接缝朝下，同时所有接缝和边口均用专用胶带进行严密贴封。（3）采用智能化巡线仪敦促巡检人员落实巡线制度，第一时间发现保温材料破损，脱落等情况，要及时处理与维修。

5 引桥、护栏、扶梯等辅助设施

5.1 引桥、护栏、扶梯等辅助设施腐蚀情况

引桥、护栏、扶梯等辅助设施主要处于海上大气区和海岸地区。受海面湿气的影响，处于海面以上区域的设施腐蚀较为严重。此外，引桥的横梁与主桥梁的焊接处也存在明显的局部腐蚀，密集处呈片状，特别是节点焊接处腐蚀最为严重。其中，检测到的孔蚀直径达2～5cm，深度为1～3mm，该部位发生应力腐蚀破裂。需指出的是，目前成品油码头和原油码头护栏均存在较大面积的腐蚀，需重新更换。扶梯踏板、扶手以及扶梯与墩台的焊接处也腐蚀严重，呈片状，继续使用存在极大的安全隐患。

以上辅助设施之所以产生严重腐蚀（见图5），是因为除了恶劣的海洋环境外，还有以下因素：

图5 腐蚀的护栏(a)；腐蚀的扶梯踏板(b)；管托处的腐蚀(c)；引桥主桥梁与横梁焊接处的层状腐蚀(d)

（1）设计选材不当。原则上，海上设施、设备的非正常腐蚀损害与破坏都与设计有直接或间接的关系。设备设计与建造时并没有充分考虑海上特殊的腐蚀环境，选用与陆地上一样的标准，进而导致设备较容易发生腐蚀。

（2）防腐施工质量不过关。码头的防腐、清洗及保温工作都是外委实施。外委施工单位的技术条件和人员素质直接关系到施工质量及后期效果。前期处理不过关，刷过不久的油漆已多处破裂剥离，漆层下面还有旧漆和锈层等。多种迹象表明刷漆前没有彻底去锈，甚至没有进行初步的清锈和表面处理就刷新漆。实验证明，经过严格表面处理后的油漆涂层可在海洋大气中暴露二年也未见锈斑，而未经表面处理的油漆涂层在同样条件下一年就锈迹斑斑，且大部分发生油漆剥离，造成金属表面严重腐蚀。

（3）焊缝处腐蚀。设施、设备焊接处普遍存在焊接腐蚀。海洋环境中的许多碳钢焊接处往往比非焊接处更容易腐蚀，其主要原因在于焊条与焊件材质不同，或者熔焊凝固后的焊缝与焊件之间存在材质差异，并最终表现为电势的差异，进而造成阳极区的优先腐蚀。因此，如果焊接质量不好或焊接操作不当也会产生焊缝金相组织不均匀或偏析夹杂现象，由此造成微小阳极的优先腐蚀。另外，由于焊缝表面粗糙，除锈不净，涂漆后膜层不均匀，保护效果差，也容易发生腐蚀。因此，如今的护栏与引桥、扶梯与墩台之间的焊缝均出现严重的锈蚀。

5.2 对策

针对目前引桥、护栏、扶梯等辅助设施的腐蚀现状提出以下应对措施：

（1）对扶梯、栏杆、部分管托等辅助设施的腐蚀问题必须引起高度重视，直接关系到人员的安全。考虑重新设计、更换材质，如硬铝LY11CZ(BL)、LY12CZ(BL)

（2）防腐、焊接施工，要求施工方制定详细施工方案，科学施工，确保施工质量，必要时请第三方监理公司。

（3）对于焊缝连接处，由于焊缝为应力集中处，同时也是最容易忽略防腐的地方，一方面选用适配焊条，提高焊接质量，改进焊接工艺，对焊缝表面修整处理后严格施加重防腐涂装；另一方面应对缝表面修整处理后，采用金属表面固锈剂，在金属表面形成致密、坚硬、耐水、耐盐的固化层，配合油漆使用，可达永久性防锈效果。

（4）对于离海边较远的消防泵房，消防供水水压会损耗较多，因此消防用水往往是直接抽取海水，建议将消防水管线改为内部衬PP的管线，避免海水与管线钢材直接接触。

（5）泊位上消防水管线附件上电动蝶阀容易积水部位，海水积聚，盐粒沉积与风浪大小、距海面高度、曝晒时间及降水多少有关。由于积盐中的氯化钙、氯化镁和氯化钠具有吸湿性，容易在金属表面，特别是在缝隙中形成液膜。加剧阀门阀杆及密封连接处腐蚀，密封失效；凹凸不平部位如电动头连接螺栓，阀门螺栓积水，形成高含盐液膜，致使阀门连接处失效。因此，应使用蜡磁条包裹,有效隔绝空气，延长阀门寿命。

6 结束语

复杂多变的海洋环境对于不同金属材料具有千差万别的腐蚀影响。相同环境中的不同材料，或相同材料处于不同环境，都会发生不同的腐蚀状况，甚至时间和季节的变化对此也会有很大影响。总之，金属材料的腐蚀是海洋环境中各种因素协同作用的结果。腐蚀过程复杂多样，一般温度较高，风浪较大，盐雾较大的海上大气区和海岸地区，腐蚀比较严重。

因此，该公司成品油码头和原油码头所有设备、设施、输油管线均处在严酷的海洋性腐蚀环境中，都存在比较严重的腐蚀现象，直接威胁到安全生产，必须采取有力措施消除隐患，确保所有设备和人员的安全。