发表时间： 2023-03-25 10:47:19
作者： 王震，合生
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近年来，化工企业设备管道的腐蚀泄漏引发的安全事故时有发生，若不能及时进行监测预防和管控，可能形成重大隐患，给化工企业带来严重的财产损失或人员伤亡。辽宁盘锦浩业化工有限公司2023年“1·15”重大爆炸事故，再一次给我们敲响了警钟。防腐蚀、防泄漏管理必须引起化工企业的高度重视，笔者就腐蚀的机理和预防管控措施进行分析，借此对化工企业的安全生产管理提供建议。 一、腐蚀形态 腐蚀形态可分为全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀等。 1.全面腐蚀 全面腐蚀是在设备管道较大面积上产生的程度基本相同的腐蚀，结果造成金属大范围全面减薄以致被破坏，不能再继续使用。如在碳钢强酸、强碱中发生的腐蚀属于全面腐蚀。 对于全面腐蚀，可通过挂片试验或定期检测，计算出腐蚀速率，可预算出金属结构或设备的使用寿命，因此，突发失效和泄漏事故的风险相对容易防控。 2.局部腐蚀 与全面腐蚀相比其危害性却要严重得多，局部腐蚀造成的失效事故往往没有先兆，一般为突发性的破坏，通常难以预测，局部腐蚀破坏的控制也较为困难，所以管控措施制定不全面，落实不到位，很可能造成重大泄漏而引发火灾或人身伤亡事故。 如点蚀能导致容器或管道穿孔泄漏，应力腐蚀则会导致构件的承载能力大大降低等。而局部腐蚀中又以点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳形式最为突出。 01.点蚀（孔蚀）：集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态，一般是直径小而深度深。点蚀产生的危害特点： (1) 点蚀一旦发生，孔内溶解速度相当大，经常突然之间导致事故的发生； (2) 点蚀经常发生在具有自钝化性能的金属或合金上，并且在含氯离子的介质中更易发生，如奥氏体不锈钢管道在输送含氯离子或溴离子的介质时最容易产生点蚀等。 (3) 点蚀通常发生在静滞的溶液中，有流速或提高流速常可减轻或不发生点蚀。 据腐蚀失效引发的事故事例的调查结果表明，全面腐蚀仅占约20%，其余约80%为局部腐蚀破坏，如2019年6月21日，美国费城能源解决方案公司炼油厂氢氟酸烷基化装置发生爆炸，造成5人受伤。事故直接原因是管道弯头由于腐蚀变薄，进而发生破裂，管道内丙烷泄漏发生火灾爆炸事故。 02.缝隙腐蚀：腐蚀介质中的金属表面上，在缝隙和其他隐蔽的区域内发生的局部腐蚀。 缝隙腐蚀一般认为是浓差腐蚀电池的原理，即由于缝隙内和周围溶液之间氧浓度或金属离子浓度存在差异造成的。缝隙腐蚀在许多介质中发生，但以含氯化物的溶液中最严重，其机理不仅是氧浓差电池的作用，还有像点蚀那样的自催化作用。当管道输送的物料为电解质溶液时，在管道内表面的缝隙处，如法兰垫片处、单面焊未焊透处等，均会产生缝隙腐蚀。一些钝性金属如不锈钢、铝、钛等，容易产生缝隙腐蚀。 缝隙腐蚀发生的特点是具有隐蔽性和突发性，如1992年4月22日，墨西哥瓜达拉哈拉市发生成品油管道爆炸事故，造成206人死亡，1470人受伤，多人失踪。事故的直接原因是管道缝隙腐蚀泄漏形成可燃气体混合物并达到爆炸极限，被不明火源点燃后引起爆炸。 3.应力腐蚀 在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。如金属在碱液中的应力腐蚀破裂称碱脆；不锈钢的氯离子应力腐蚀破裂；金属在同时含有硫化氢及水的介质中发生的硫化物腐蚀破裂等。 2011年11月6日，吉林省松原石油化工股份有限公司脱乙烷塔顶回流罐发生爆炸，造成4人死亡、1人重伤的后果；直接原因就是硫化氢应力腐蚀造成回流罐筒体封头产生微裂纹，随着微小裂口的发展增大，使罐体封头强度急剧减弱，罐体封头突然整体断裂。 应力腐蚀的发生可以从以下几方面进行预防： (1) 尽量避免使用对应力腐蚀敏感的材料； (2) 在设计设备结构时要力求合理，尽量减少应力集中和积存腐蚀介质； (3) 在加工制造设备时注意消除残余应力。 4.氢腐蚀 高温高压下，气相中氢以氢原子形式渗入钢中，与钢中的碳结合生成甲烷，造成钢表层脱碳，使强度、塑性降低，严重时导致表面鼓泡或开裂。氢腐蚀分为氢鼓包、氢脆、氢蚀。 (1) 氢鼓包：氢原子扩散到钢内空穴，并在该处结合成氢分子，由于氢分子不能扩散，就会积累形成巨大内压，引起钢材表面鼓包甚至破裂的现象称为氢鼓包。 (2) 氢脆：氢原子进入金属后使晶格应变增大，因而降低韧性及延性，引起脆化的现象。 (3) 氢蚀：在高温高压环境下，氢进入金属内与一种组分或元素产生化学反应使金属破坏。 氢腐蚀引发的安全事故在国内外时有发生并造成严重后果，如2010年4月2日，美国TESORO公司一台换热器泄漏引发燃烧爆炸，造成7人死亡；直接原因就是换热器由于高温氢腐蚀引起碳钢变脆、强度降低，在高温作用下发生脆裂。 由于氢腐蚀形式表现比较隐蔽，如果不加强日常监测和管理，隐患容易被忽略而引发事故，造成生命财产的损失，所以一定要引起我们的高度关注。 二、腐蚀失控的预防措施 每一起事故都应引起我们警醒和反思，事故的发生与企业本质安全重视程度不够、日常检测监控缺失、管控措施落实不到位等息息相关。如何做好安全预防，下面从工程技术、管理、应急等方面来进行阐述。 1.工程技术措施 (1) 设计方面。根据介质特性、运行温度、压力、流速、杂质含量等方面选择符合要求的材质。综合考虑设备管道的载荷分布、温度区间、腐蚀区域大小等因素选取性价比高的材料。 (2) 施工管理。编制设备管道安装施工方案和技术措施，组织对员工进行培训，使员工熟悉并掌握技术措施，并在施工过程中得到有效贯彻落实。 (3) 介质处理。运用去湿除尘、除氧、脱盐等方法对工艺介质进行处理，避免或减少工艺介质对设备管道的腐蚀，降低设备管道的腐蚀危害。 (4) 覆盖层。对设备管道采取涂料涂层（如刷防锈漆）、金属涂层（如镀锌）、衬里、管道防腐层等防腐措施，以达到保护设备管道本体的目的。 (5) 电化学保护。通过外加电流使设备管道的电位发生变化，从而减缓或抑制金属制品的腐蚀，分为阴极保护、阳极保护等。 (6) 添加缓蚀剂。在腐蚀介质中加入一种或几种物质，起到防止介质对金属腐蚀但又不改变介质其他性能的作用。 2.管理措施 企业应重视引发设备、管道腐蚀的危害因素的风险分析，制定有针对性、可操作性的管控措施，明确管理职责，并做好落实。在具体管理措施方面，注重抓好以下几点： (1) 企业应制定防腐蚀防泄漏管理制度，明确具体管理内容和要求。对关键设备管道的重点部位制定检测计划和周期，明确检测部位、时间、责任人，按照制度规定及计划，分级分层对设备管道的腐蚀状况跟踪监管。 (2) 做好日常检测。企业应根据管理制度要求对介质危害性较大的设备管道，进行日常泄漏检测的巡查并如实记录，第一时间发现泄漏点，并采取有效的管控措施和应急处置措施，把安全隐患消灭在萌芽状态。对腐蚀减薄会导致后果严重的设备管道加大腐蚀监测、缩短检测周期，尤其是管线的三通和弯头等易冲刷磨损、易腐蚀部位，及时发现并消除设备管道壁厚腐蚀减薄的安全隐患。避免有害介质泄漏量越来越大，最终失控导致安全事故发生。同时企业应不断提升检测诊断技术，如借助移动式温感、红外测漏等先进仪器，更加准确、及时发现设备管道早期的微泄漏隐患。 (3) 开展设备管道预防性维修。通过定期检测监控，建立准确、完整、有效的数据库，并对监测数据进行分析，计算设备管道的腐蚀速率和剩余使用期限，制定检维修或更换计划，强化过程控制措施，尽量做到“预防性维修或预知性维修”，避免或减少“事后维修”，降低安全风险、减小不可控因素。 (4) 优化工艺操作指标。在工艺条件允许的前提下，尽量降低含酸等易腐蚀介质的操作温度、流速、浓度等；控制原料中的易腐蚀杂质含量。对于操作温度高、压力高、流速高的设备管道一定重点关注，增加巡查和检测频次。 (5) 强化培训。企业应对各级专业人员及员工进行防腐蚀防泄漏管理制度、检测内容、设备管道预防性维修等有针对性的培训，一是提高专业人员及员工的责任心，有效落实岗位责任制；二是不断提高专业人员及员工的素养和技能，正确使用先进仪器仪表，做到检测数据的真实、有效、可靠，并对检测数据进行分析，制定有效的控制措施并进行落实执行。 3.应急管理措施 (1) 编制泄漏应急预案。企业应组织工艺、设备、技术、安全等专业部门和人员，对可能发生泄漏的场所和设备设施，制定泄漏应急专项预案。预案的编制一定要结合企业的实际情况，避免生搬硬套和没有转化的拿来主义。预案要具有全面性、针对性、指导性、实用性。 (2) 做好泄漏应急预案的培训。泄漏应急预案评审合格下发后，一定要制定相关专业人员和岗位员工的培训计划，按计划组织培训，并对培训效果进行验证，使每一位员工熟悉并掌握应急预案的内容和要求，对培训不合格的员工要有改善措施并跟踪落实。 (3) 组织泄漏处置应急演练。制定演练计划并组织相关员工参加实操演练，在演练过程中发现问题要及时修订和改进，只有做到不断演练、不断总结才能做到员工应急能力的不断提升。只有这样才能在事故发生时做到不慌不乱、有条不紊进行应急处置。 (4) 配置应急救援物资。根据应急预案和现场实际的要求，做好应急物资的配备并由专人进行日常检查维护，确保应急物资有效、可靠，对检查过程中发现失效或损坏的应急物资应及时更换，杜绝在应急处置过程中因应急物资的失效或损坏导致事故的扩大，甚至安全事故的发生。 结束语 腐蚀是化工企业设备完好性管理的重要内容。为了避免腐蚀对化工企业造成严重损失，我们只有加强监测监控手段和管理措施，及时发现、消除设备管道腐蚀引发的隐患，让设备管道始终处于安全稳定的运行状态，才能创造更好的经济效益和社会效益。
