化工装置用消防管道腐蚀特点及快速评估防治

张蒲根

（上海市特种设备监督检验技术研究院，上海 200062）

0 引言

随着我国石油化工行业的不断发展，其生产介质往往伴随着易燃、易爆等特点，一旦泄漏往往会引发非常严重的火灾。化工装置用消防管道因为所处的环境特殊，其一旦在设计寿命周期内产生严重腐蚀缺陷将会给消防系统带来失效风险，给装置的运行带来潜在的危害。目前消防管道普遍存在腐蚀现象，尤其是在化工装置中，其伴随着高温、低温、高盐、潮湿、酸性气体等，容易给消防管道造成比较明显的外部腐蚀。在化工装置中根据灭火方式的不同，可以把消防系统分为：自动喷水消防系统、给水系统、蒸汽消防系统、泡沫消防系统、水喷雾消防系统以及气体消防系统等，这些消防系统承担着石油化工生产的安全责任，一旦失效不仅会造成严重的经济损失，更重要的是会耽误起火初期的最佳灭火时间窗口，从而造成更大的火灾和财产损失。

1 消防管道的腐蚀特点

由于石油化工装置在检修中存在一些不规范的操作，可能会将一些腐蚀性介质沾上消防管道，且日常生产环境可能伴随着高温、低温、高盐、潮湿等，因而对消防管道外部也存在一定的腐蚀影响，比如产生：外部腐蚀减薄、环境开裂等。另外，内部消防介质的影响也不容忽视，也存在着腐蚀问题，并且由于不可见，反而会产生更为严重的后果，消防管道的内部腐蚀主要产生以下危害[1]：（1）腐蚀造成管道的壁厚减薄，降低了管道的设计承载能力，减薄到极致后，可能会引发高压管爆裂；（2）腐蚀产物在管道内壁堆积，大大降低了流体的流通性，甚至堵塞管路，从而减弱了消防系统的灭火能力，腐蚀产物堆积如图1所示；（3）局部腐蚀可能穿孔，消防管道中的灭火剂外流，造成系统消防能力失效，也可能造成环境污染和事故；（4）消防管道中的阀件能否正常运转十分重要，一旦因锈蚀无法开启或腐蚀产物堵卡，将会使灭火剂不能流通，从而造成灭火系统失效，造成严重 后果。

图1 管道内的腐蚀产物

2 消防管道的腐蚀类型及防治方法

2.1 常见的腐蚀类型

腐蚀一般分为外部腐蚀和内部腐蚀，外部腐蚀往往是因为环境造成的，一般可以通过目视检查发现，内部腐蚀相对比较隐蔽，目前石油化工装置中的消防管道腐蚀类型主要有3种：即化学腐蚀、电化学腐蚀、冲蚀。化学腐蚀比较常见，因为化工装置环境中的含有酸、碱、盐等，其与消防管道的裸露金属部件发生化学反应，如埋地部分与土壤中的酸份发生化学反应，架空管道部分与湿的SO2、H2S气体的反应产生酸性环境腐蚀。电化学腐蚀也是普遍存在于消防管道，特别是那些管壁外露或经常处于积水环境中的部分，其与空气中的氧、水蒸气与金属发生电化学反应而对钢管造成的腐蚀，尤其是发生氧腐蚀后，容易造成管道内壁锈蚀物堵塞[2]。与其它管道一样，冲蚀是由管道内流速较高的介质对管壁冲刷而造成的腐蚀，这类腐蚀的快慢与介质的流速成正比，还与管道曲直状态有关，弯头较少的消防管道，介质流速快，冲蚀速率高，弯头处减薄明显加速。

当然，由于化工装置中的消防管道特殊的使用环境，腐蚀的成因的也相对较为复杂，往往是几种腐蚀同时进行，并且相互推动，从而可能加速腐蚀的速率，造成严重腐蚀破坏。如镀锌钢管的管壁最外层被腐蚀掉以后，会形成一层新的保护膜，来阻止其被进一步腐蚀，然而流体冲蚀作用，新的保护膜被冲刷，腐蚀就不受阻碍的不断向金属内部发展。

2.2 腐蚀快速评估与防治

2.2.1 缓蚀剂

缓蚀剂是一种降低腐蚀速率的化学品，在消防水中加入少量的缓蚀剂就可以显著的降低管道的腐蚀速率，其具有使用方便、经济有效的特点。缓蚀剂具有抑制腐蚀的作用，一般将缓蚀剂用于消防冷却水等，当然也存在气态缓蚀剂，可以降低气态介质的腐蚀性。对于一些已经使用较长时间的消防管道可以通过添加多种缓蚀剂的方法达到复配缓蚀剂的目的，两种或多种缓蚀剂复配后的缓蚀率比单独作用加起来的缓蚀率要低很多，可以在降低缓蚀剂使用量的情况下，达到最好的缓蚀效果。

2.2.2 腐蚀挂片

腐蚀挂片是采用与消防管道同样材质预制成的片状金属块，并将其悬挂于待检测的消防管道内部，根据腐蚀挂片的腐蚀程度，来判断该消防管道的内部腐蚀情况。具体操作是定期将挂片取出并称重，通过与上次重量的对比，结合腐蚀时间，计算得出这段时间内的腐蚀速率。除了称重，腐蚀挂片的表面腐蚀形态，也可以得到一些腐蚀信息。腐蚀挂片虽然是一种历史非常久的腐蚀监测手段，但其可以全面、准确地反应消防管道的整体使用现状，并且制作简单、价格便宜，其应用还是非常普遍。

2.2.3 定点测厚

定点测厚是一种常见的管道壁厚监测手段，其目的是定期对管道特定点位进行测厚，根据厚度数据的变化来判断腐蚀的速率。常规的定点测厚，应该将测厚位置定在发生腐蚀可能性最高的地方（流体改变方向的部分、介质流速较快的部分等冲刷较为严重），然后考虑操作的便捷性，尽量减少高空和危险作业，如果无法避免，应该在该测厚点搭建专用的作业攀登保护设施。管道定点测厚的数据，应该做到一点一档，并结合消防管道的设计图纸，可以方便快捷的找到对应测厚点位，专人负责对测厚数据进行整理和核对计算，制定上报管理规定。目前，越多越多的用户已经开始实行无纸化管理，通过计算机管理系统进行维护管理，随着技术的发展，目前已经有连续腐蚀监测的定点测厚设备，运用传感器技术、数据传输技术，可以做到随时随地查看管道腐蚀情况，最大限度的降低人员作业带来的危险。

3 结语

本文介绍了化工装置中消防管道的腐蚀特点和类型，并从管道选材、防腐处理、运行维护等方面分析对应的腐蚀防治方法，结合化工装置的一些特点，建议在化工装置建设设计之初，就开始考虑消防管道的合理布置问题，并针对不同类型的消防系统，单独出具设计说明，加强材料使用管理；分析各石油化工装置的不同特点（包括腐蚀来源、环境异同等），合理考虑消防管道的外部腐蚀的影响因素，并对消防管道采取有针对性防腐措施。