分析石油化工管道冲刷腐蚀的影响因素

管道腐蚀的形式比较多，而冲刷腐蚀导孜的失效最为常见，外刷腐蚀是管道机械与电化学在流体的作用下发生反应，导致金属材料出现表层破报，而冲刷足引起管道损伤的物理原因，冲刷与电化学腐蚀尖同作用，对管道安全稳定运行产生很大的影响，如果出现腐蚀穿孔等会直接影响国家能源战略安全，这就雷要加强对管道腐蚀速率进行判断，确保石油化工管道安全、可能运行，避免油气泄漏引发交全事故。

1、石油化工管道冲刷腐蚀影响因素

对石油化工管道产生冲刷腐蚀的影响因素比较多，主要是由于流体流速，冲刷角度，流体温度、流体颗粒含量、pH等因素影响。

1.1、材料性能

管道冲刷腐蚀受管道金属材料影响较大，优质的管道材质具备的抗冲刷腐蚀性能，可以有效抵抗腐蚀，元素差异会导致抗冲刷腐蚀性能有所差异，C、Mo及N元素可以有效抵制金属表面钝化膜的溶解，Cr可以在金属表面生成Cr2O,使合金材料具有更好的抗冲刷腐蚀性能。相关研究表明，在不锈钢钝化体系中，金属表面产生的电化学反应可以形成致密状态的钝化膜，有利于提升材料耐腐蚀性，而结构更为致密的铬氧化物可以起到隔离作用。但沉积的Fe氧化中，耐冲刷腐蚀的性能起不到防腐作用。金属材料具备的硬度、切性等性能帆会对耐冲刷腐蚀性能产牛影响，如见流体不具备教师的商蚀性，川以选用砚度大的金属材料，川当流体存在较强的腐蚀性，需要考虑到管道材料的耐蚀性。师度低但物性好的金属材料会加速札械磨损，切性差的材版易发生变形影响，面金属材料表面粗糙度变大也会使接触表面变大，这就会加快腐蚀速度。

1.2、流体冲刷

流体冲刷腐蚀主要是由于流速、流态、冲刷角度、.传质系数等因素影响，流态会对能量场、流动场产生

影响，流态与管道金属表面会产生接触，流速会加速管道金属的腐蚀速度，会对腐蚀介质向金属表面传送产生影响，流速大则会导致冲刷速率变大。非钝化体系中，流速变大则会导致腐蚀速率变大，如果流体达到某区域后浓度扩散不受控，腐蚀速率就会变得更为平稳。

在钝化体系中会存在临界流速，如果流速不超过临界值，钝化膜受损后可以及时修复，材料具备更好的耐冲刷腐蚀性。如果冲刷腐蚀加剧，流速变快则会对钝化膜产生更大的冲击力，钝化膜生成速度小于受损速率，金属材料会持续暴露于流体中，就会使材料抗冲刷腐蚀变差。

在钝化体系下，刚开始时流速变化并不明显，如果流速达到上限，加大了破损钝化膜修复难度，金属管腐蚀情况会保持增速。流态有层流、湍流两类，层流时腐蚀介质传质速度较慢，不会产生较大的管道壁剪切应力，湍流的涡旋，对管道壁产生较大的剪切力。

1.3、环境因素

流体温度改变也会对冲刷腐蚀速率带来影响，流体温变升商会降低黏性，流体与管道金属表面间的冲击力会变大，温度升高也会使氧扩散速率变大，金属反应活性增强，电荷转移速率变大会加剧电极表面损伤。金属材料的延展性也会跟普温度升高而变大。pII也会对冲刷速腐蚀速率产生定程 度的影响，冲刷腐蚀速￥会跟肴pII升高产4先降低后升高的变化，酸性环境下的腐蚀速率最人，这是出于钝化材料无法在酸性环党牛成保护膜，而中性流休中冲刷腐蚀速率会下降列最低，是由于pII的增加使介质氢出子浓度变小，腐蚀电化学反应从析氢反应变成吸氧反应。

2、污水汽提装置弯管冲刷腐蚀失效分析

2.1、案例背景

某石油化工企业采用单塔加工工艺。用于处理减压装置、催化裂化装置中含硫化盆、盐酸和氮的污水，塔顶端酸性气体通过换热器进行冷凝，气体温度减小至80'C通过储运塔回收，含有硫化氢、氨的污水通过换热器冷却以后输送至分凝器，为了对温度改变情况进行监测,在換热器到分敲器管道部位安装热电偶。汽提管道材质为S31600不锈钢，管壁厚度为4mm.操作温度为120C，污水压力为0.15MPa，外送温度区间为35-40"C，流量为20/h。变管外径108mm，壁厚4mm，热电偶安装于距离弯头150mm.换热器到分凝器管线弯头部位侧壁存在渗漏，需要对失效弯管进行腐蚀检测和数值模拟分析。

2.2、失效行为分析

采用XRF和EDS无损检测技术对管道金属元素组成进行定性、定量分析，发现Cr、Ni和Mn都满足316不锈钢材料标准规定要求，采用数显显微硬度计对材料硬度进行检测，硬度值都在171-187HV，满足相关标准要求。采用草酸对弯头材料进行电解刻蚀，并对电解前后进行金相分析，检查是否存在晶间腐蚀的可能，从金相图中发现弯头为奥氏体不锈钢孪晶结构，腐蚀不会出现腐痕，表明材质抗腐蚀能力较强。

2.3、流体动力学分析

在截而前直管段中,两个普道压力交化并不明显，流体通过热电偶部位时，由于正对游体来流方向，在该部位产生流动滞止，热山叫長例承受压力值最大。流体进入到弯头部位时出于流向的改变会使其产生压力梯度。在商心力的影响下，弯管外壁压力会不断变大，下游两侧兴壁压力会变小。热电偶阳碍后的淤体力向和流速产生改变，流体通过弯头部位时比压能会变成动能，受到热电偶期的扰动， 流休淤速得到进一步提升。 在边界流动层流动过程中，淤休会在低速条件下出现偏转而形成反向旋涡，内脊部位流休生成与主流垂直的二次流，也会使侵蚀变得更为剧烈，表明插入热电偶的流速会高于无热电偶。

3、结语

石油化工管道冲刷腐蚀失效应该从宏观检测、沉积物分析等入手，结合实例对不锈钢弯管局部减薄泄漏进行研究，发现是由于热电偶引流分隔引导起的流态不均，使流体流态发生改变，剪切力与速度集中于弯管内脊与两侧，局部流迪过大导致的冲刷腐蚀。还受到連度最大部位氯离子传质能力影响，使钝化膜受损加剧，电化学腐蚀与流体共同影响下，使弯管部位失效，可以通过增大曲率半径来降低离心力，避免弯头部位受到冲击，热电偶安装部位应该远高弯头，避免对流体流场产生影响，话当加大管径来减小介质流速，减小流体对弯管内壁的冲饱，可在管道内壁衬上防腐蚀材料，提高管道的使用寿命。