集氣站場壓力容器腐蝕分析與防護

普光氣田是中國最大的高酸性氣田。目前，原料氣中氮、磷、鉀的體積份額為12.31%17.05%，二氧化碳的體積份額為7.9%10.53%。1壓力容器的腐蝕普光氣田集氣站場涉硫壓力容器主要有火炬分液罐、計量分離器、分酸分離器、收發(fā)球筒、污水緩沖罐。1.1罐腐蝕深度大,腐蝕部位大通過對集氣站檢維修和火炬分液罐法定檢驗發(fā)現(xiàn):(2)P101集氣站火炬分液罐內(nèi)表面腐蝕主要以分散點蝕為主,腐蝕坑最大深度為2.3mm;P103集氣站火炬分液罐人孔側(cè)底部鞍座及兩邊內(nèi)表面存在腐蝕凹坑,實際檢測最小壁厚9.1mm,罐腐蝕深度達4.9mm,腐蝕部位最大寬度700mm,長度1200mm;在火炬分液罐介質(zhì)進口側(cè)設備底部C掃描檢測發(fā)現(xiàn)多處局部腐蝕,該部位實測最小壁厚11.7mm,腐蝕深度2.3mm,腐蝕區(qū)域?qū)挾?00mm,長度800mm;P106集氣站檢測發(fā)現(xiàn)容器底部產(chǎn)生嚴重的腐蝕,其非金屬內(nèi)襯材料已經(jīng)損壞,普遍存在著深度不同的腐蝕坑和面狀腐蝕,其中最深腐蝕坑為7.5mm;P107集氣站檢測發(fā)現(xiàn)容器底部產(chǎn)生嚴重的腐蝕,其非金屬內(nèi)襯材料已經(jīng)損壞,普遍存在著深度不同的腐蝕坑和面狀腐蝕,其中最深腐蝕坑為4.1mm(圖2)。針對(1),對防腐內(nèi)襯進行修復后投入使用;針對(2),對腐蝕區(qū)域進行打磨處理,個別集氣站更換新的火炬分液罐。1.2腐蝕區(qū)域分布通過對集氣站檢維修和計量分離器法定檢驗發(fā)現(xiàn),P105集氣站底部存在著深度不同的腐蝕點和面腐蝕,腐蝕嚴重區(qū)域達15處,腐蝕點最深為7.0mm;P304集氣站計量分離器底部中心線附近存在大量腐蝕缺陷,腐蝕坑最深6mm,腐蝕面積最大區(qū)域缺陷為長270mm、深5mm。(圖3)。針對此種情況,對腐蝕區(qū)域進行打磨處理,個別腐蝕嚴重的集氣站更換了新的計量分離器。2掃描結(jié)果及分析2016年5月,利用普光氣田全面停產(chǎn)檢修時機對集氣站生產(chǎn)分支管、計量分支管、放空總管、生產(chǎn)分支放空管、計量分離器排液匯管、計量分離器、外輸閥、1垢樣呈黃色,質(zhì)地較軟,如細沙狀。垢樣外觀和500倍電鏡下掃描結(jié)果分別如圖4和圖5所示。對垢樣進行電鏡掃描和XRD、EDS分析,其結(jié)果如圖6和圖7所示。根據(jù)XRD及EDS圖譜,垢樣中含S元素56%及C、O等元素和少量Ca元素。分別對垢樣進行鹽酸溶液酸溶、燒堿溶液堿溶、無水乙醇溶解、溶硫劑溶解(圖8),并對酸溶液進行主要離子成分測試(表1)。圖8表明,酸溶杯中無明顯溶解,溶液呈黃色;堿溶杯中無明顯溶解,溶液呈淺黃色;無水乙醇杯中無明顯溶解,溶液呈黃色;溶硫劑杯中幾乎全部溶解,溶液呈黑色。根據(jù)以上實驗及分析,判斷該垢樣主要是硫單質(zhì)及站場投加的緩蝕劑等有機成分。3腐蝕機分析通過研究普光氣田壓力容器的腐蝕特征,將腐蝕分為靜態(tài)H3.1靜態(tài)h火炬分液罐和計量分離器內(nèi)會長期積存少量污液,液相中H3.2氣液交界面上液相與氣相氫離子濃度的影響集氣站在日常排污和放空操作時,酸性氣體進入火炬分液罐,產(chǎn)生攪動效應。在氣液交界面,液相和氣相的氫離子濃度存在差異,形成濃差原電池,促使金屬腐蝕;同時氣液交替侵襲,傳質(zhì)快,形成疏松的腐蝕產(chǎn)物膜,易脫落,引起鋼體局部腐蝕。圖11所示為氣液交替侵蝕。3.3單質(zhì)硫雜質(zhì)沉積集氣站在日常排污和放空操作過程中,有少量單質(zhì)硫、其他雜質(zhì)進入火炬分液罐并沉積下來。硫沉積提供了垢下縫隙等閉塞環(huán)境,元素硫歧化反應生成H4腐蝕速度的控制針對普光氣田集氣站場壓力容器腐蝕機理,普光氣田采取控制放空速度和罐體液位、定期沖砂、優(yōu)化內(nèi)壁防腐涂層、增加陰極保護等措施來控制腐蝕速度,并取得了較好的效果。4.1放空速度及放空時間控制集氣站在進行放空操作時,嚴格控制放空速度,降低氣體對火炬分液罐防腐內(nèi)襯的沖擊作用和對罐內(nèi)污液的攪動作用,達到減緩腐蝕的目的。(1)站內(nèi)放空速度控制。放空速度按不超過集氣站放空火炬最大燃燒量50%取值,并勻速放空即放空速度小于或等于10(2)管道放空速度控制。集氣站按管道酸氣放空量計算放空速度和放空時間,現(xiàn)場操作可通過控制管道壓降速率達到控制要求。放空時間可由下式求得:式中:T為放空時間,min;Q為放空總量,m放空壓降可由下式求得:式中:Δp為放空壓降速率,MPa/min;p為管道現(xiàn)有壓力,MPa;T為放空時間,min。4.2控制罐溶液位在日常管理中,結(jié)合生產(chǎn)運行實際情況,利用火炬分液罐罐底泵和吸污車將罐體液位控制在2%以下;保持計量分離器液相流程暢通,及時排液,將罐體液位控制在2%以下,以達到控制腐蝕環(huán)境、減緩氣液交替侵蝕的目的。4.3定期砂洗利用成熟的沖砂工藝,每季度對火炬分液罐和計量分離器進行沖砂,及時清理罐底沉積的單質(zhì)硫及其他雜質(zhì),減緩垢下腐蝕。4.4反滲透防污水劑的研制(1)優(yōu)化火炬分液罐內(nèi)襯材料。目前集氣站火炬分液罐內(nèi)壁采用重防腐涂料底漆+面漆(干膜厚度約500μm)的處理工藝,結(jié)合實際使用情況,提出對火炬分液罐內(nèi)壁采取環(huán)氧玻璃鱗片涂層處理工藝,以達到防止內(nèi)襯脫落、破損和龜裂的目的,減緩腐蝕。(2)優(yōu)化計量分離器內(nèi)防腐工藝。目前集氣站計量分離器內(nèi)壁未采用防腐涂層處理,結(jié)合實際情況,提出對計量分離器采用堆焊鎳基625保護工藝,以達到保護罐體內(nèi)壁的目的,減緩腐蝕。4.5內(nèi)防腐工藝未使用目前集氣站火炬分液罐內(nèi)壁只采用了重防腐涂層處理,當涂層脫落、破損后,降低了防護效果;計量分離器未采用內(nèi)防腐工藝,不能起到有效的防腐蝕作用。針對上述實際情況,提出對火炬分液罐和計量分離器增加犧牲陽極(鋁合金陽極)的陰極保護設施,以彌補內(nèi)壁防腐蝕效果的不足,使缺陷處鋼體受到保護,達到減緩腐蝕的目的。4.6優(yōu)化緩沖區(qū)注入量緩蝕劑的效能是決定普光氣田集輸系統(tǒng)內(nèi)腐蝕控制水平的核心要素5高含硫壓力容器腐蝕速率控制(1)高含硫集氣站場壓力容器腐蝕類型主要為靜態(tài)H(2)從管理和技術兩個方面采取控制放空速度、控