腐蝕事故
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-03
腐蝕事故的實例教程
03
設備相關原因
大多數設備腐蝕失效事故發生在管道、冷換設備、某些反應器以及存儲設備中，其他一些設備的事故概率相對較低。除了工藝條件的影響，設備本身的一些狀況、條件等相關因素也是事故發生的原因。
a) 材料組成：材質等級偏低往往易導致腐蝕事故發生，在設計或者維修更換的過程中，對材料的選擇非常重要，尤其還要注意選材時不同材質鋼材連接時的電偶腐蝕問題。
b) 制造：制造缺陷往往成為腐蝕事故隱患。
c) 結構：設計時采用的一些結構對腐蝕具有一定的敏感性，屬于一些結構弱點，如彎頭連接、閥門、變徑結構以及分支管路等。由于彎頭連接處失效而造成的腐蝕事故數不勝數，由于應力、壓力、流速及流態的影響，彎頭連接處通常是腐蝕孕育發展的部位。閥門、變徑結構及分支管路也是因為應力、壓力和流體流速、流態的影響而具有腐蝕敏感性。
d) 腐蝕防護層的失效：防腐層的完整性對一些腐蝕敏感材料起了重要的保護作用，在很多腐蝕事故調查結果中，防腐涂層、陰極保護、緩釋劑等腐蝕防護層的失效，導致了基體的快速腐蝕，最終釀成事故。
e) 位置：例如管線架設是否合理，是否方便檢測檢驗和維修，這些有可能成為腐蝕事故發生的間接原因。
f) 焊接：焊接質量問題或者焊接缺陷是很多腐蝕事故發生的原因，尤其是在受材料組成和微觀結構影響較大的腐蝕機制中，焊接問題表現得更為明顯。無論是新建還是檢維修都會涉及到設備焊接過程，焊接改變了材質結構和表面組織，而且焊接程序本身也容易留下隱患，這些都提高了腐蝕的風險。
g) 老化：經過長時間服役的設備，難免會存在一些缺陷，發現不及時或處置不到位，就會成為事故隱患。
h) 保溫層腐蝕：由于保溫層安裝質量的問題，保溫層的局部損壞，或者保溫層本身含有腐蝕性介質(如含氯化合物)等，一旦有水侵入就容易造成保溫層下腐蝕，且一般難以發現。
展開 02
工藝條件的影響
影響腐蝕的相關工藝條件主要有溫度、壓力、pH、流速及流態等，這些條件直接影響著腐蝕介質的形成、轉變、傳遞以及其與鋼材的接觸、反應。有的工藝條件可以導致緩蝕劑性能下降或分解，從而加速腐蝕。在腐蝕介質的基礎上，以及相關工藝條件的影響下導致特定失效模式的形成，同時也讓裝置設備出現了某些特定的腐蝕敏感區域或部位。API571中給出了煉廠裝置設備各種失效模式與相關介質和工藝條件影響之間的關系。
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設備相關原因
大多數設備腐蝕失效事故發生在管道、冷換設備、某些反應器以及存儲設備中，其他一些設備的事故概率相對較低。除了工藝條件的影響，設備本身的一些狀況、條件等相關因素也是事故發生的原因。
a) 材料組成：材質等級偏低往往易導致腐蝕事故發生，在設計或者維修更換的過程中，對材料的選擇非常重要，尤其還要注意選材時不同材質鋼材連接時的電偶腐蝕問題。
b) 制造：制造缺陷往往成為腐蝕事故隱患。
c) 結構：設計時采用的一些結構對腐蝕具有一定的敏感性，屬于一些結構弱點，如彎頭連接、閥門、變徑結構以及分支管路等。由于彎頭連接處失效而造成的腐蝕事故數不勝數，由于應力、壓力、流速及流態的影響，彎頭連接處通常是腐蝕孕育發展的部位。閥門、變徑結構及分支管路也是因為應力、壓力和流體流速、流態的影響而具有腐蝕敏感性。
展開 國內外不銹鋼應力腐蝕事故的大量統計表明，由于氯化物而引起的事故約占80%以上。因此，為解決一般Cr-Ni不銹鋼的氯化物應力腐蝕而合理選材就顯得更為重要。
五. 不銹鋼的疲勞腐蝕
1. 現象和識別：
在介質與交變應力共同作用下所引起的不銹鋼的破壞稱為腐蝕疲勞。由于不銹鋼多在腐蝕環境中使用，因此在交變應力作用下，所產生的不銹鋼的破壞多為腐蝕疲勞。與一般機械疲勞相比，不銹鋼的腐蝕疲勞表面上常見明顯的腐蝕和點蝕。腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋，也可以有多條裂紋并存，這與不銹鋼的腐蝕疲勞既可以在一點又可以在多處生核并擴展有關。不銹鋼腐蝕疲勞裂紋宏觀常見切向何正向擴展并多呈鋸齒狀和臺階狀；微觀上裂紋一般沒有分支且裂紋尖端較鈍。除腐蝕和裂紋外，不銹鋼腐蝕疲勞最重要的特點是斷口上有一般機械疲勞的各種特征。例如，宏觀斷口較平整，呈瓷狀或貝殼狀，有疲勞弧線，疲勞臺階，疲勞源等；微觀斷口則有疲勞條紋等。
不銹鋼在任何腐蝕介質中均可產生腐蝕疲勞，而沒有介質的選擇。
為了驗證是否是腐蝕疲勞，還可根據提高鋼的強度和耐蝕性或排除腐蝕介質的作用后，是否仍出現破壞來斷定。如果由于鋼強度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，則可斷定原斷裂為機械疲勞；如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質的作用后，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。
根據斷口特征可以準確的把應力腐蝕與腐蝕疲勞區別開來。
2. 機理
目前，不銹鋼腐蝕疲勞的機理主要有以下幾種模型。
展開 1、什么是點蝕
點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點蝕有大有小，一般情況下，點蝕的深度要比其直徑大的多。
由于金屬材料中存在缺陷、雜質和溶質等的不均一性，當介質中含有某些活性陰離子（如Cl－）時，這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點上，從而使金屬表面鈍化膜發生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時，金屬表面就發生腐蝕。這是因為在金屬表面缺陷處易漏出機體金屬，使其呈活化狀態，而鈍化膜處仍為鈍態，這樣就形成了活性—鈍性腐蝕電池，由于陽極面積比陰極面積小得多，陽極電流密度很大，所以腐蝕往深處發展，金屬表面很快就被腐蝕成小孔，這種現象被稱為點蝕。
在石油、化工的腐蝕失效類型統計中，點蝕約占20%～25%。流動不暢的含活性陰離子的介質中容易形成活性陰離子的積聚和濃縮的條件，促使點蝕的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發生點蝕。
PH值降低、溫度升高都會增加點蝕的傾向。氧化性金屬離子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+等）能促進點蝕的產生。但某些含氧陰離子（如氫氧化物、鉻酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等）能防止點蝕。
點蝕雖然失重不大，但由于陽極面積很小，所以腐蝕速率很快，嚴重時可造成設備穿孔，使大量的油、水、氣泄漏，有時甚至造成火災、爆炸等嚴重事故，危險性很大。點蝕會使晶間腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇，在很多情況下點蝕是這些類型腐蝕的起源。
2、什么是縫隙腐蝕
在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構成狹窄的縫隙，縫隙內有關物質的移動受到了阻滯，形成濃差電池，從而產生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕常發生在設備中法蘭的連接處，墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處，它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質中出現，從而給生產設備的正常運行造成嚴重障礙，甚至發生破壞事故。對鈦及鈦合金來說，縫隙腐蝕是最應關注的腐蝕現象。
展開 摘 要：為了進一步了解海上平臺常用管道鋼的腐蝕特性，尤其是在實際工作環境下存在的高溫、高Cl-腐蝕情況，本文基于大型仿真軟件COMSOL Multiphysics，在3.5%NaCl（質量分數）溶液中對Q235碳鋼、304L不銹鋼兩種管道鋼材進行了仿真模擬分析，從而為海上復雜環境中鋼材的使用提供參考。
關鍵詞：COMSOL Multiphysics;腐蝕速率;304L不銹鋼;Q235碳鋼;NaCl溶液;
0 前言
海上油氣田開發條件存在一定的復雜性，材料的腐蝕問題一直是制約油田建造、開采及發展的瓶頸。海上平臺間主要通過管線輸送介質，主要管線材質包含了Q235碳鋼、304L不銹鋼等。由于海水屬于高鹽度介質，因此相對于陸地油田而言，海上油氣田管線極易產生腐蝕問題，使管道使用壽命縮短，甚至出現腐蝕穿孔等事故，從而造成經濟損失及安全事故。Cl-廣泛存在于海水中，是引起局部腐蝕的原因之一[1]。Liu[2]等人研究了CO2腐蝕下Cl-濃度對碳鋼的影響，腐蝕速率隨著Cl-濃度的增加達到峰值，而含量繼續增加則會導致腐蝕速率的下降。由于Cl-的吸附特性，其在溶液中會吸附到管徑表面，破壞鈍化膜，改變腐蝕產物膜的形貌，從而造成點蝕，增加腐蝕速率，但是對腐蝕產物膜的構成并沒有影響。劉雨薇[3]采用腐蝕失重法、電化學及拉伸實驗等方法研究Q235鋼腐蝕行為，結果表明銹層的裂紋有利于O2和Cl-向基體擴散，加速腐蝕過程。銹層的主要成分組成為γ-Fe OOH、α-Fe OOH、β-Fe OOH和Fe3O4。張瑜[4]等通過電化學噪聲測量得出Cl-對304L不銹鋼表面生成的鈍化膜有明顯的破壞作用。
目前，對于海上平臺常用的管線鋼的腐蝕性能研究主要包含了pH值、SRB、溫度、離子濃度等方面。
展開 
腐蝕事故的最新內容
由于海水屬于高鹽度介質，因此相對于陸地油田而言，海上油氣田管線極易產生腐蝕問題，使管道使用壽命縮短，甚至出現腐蝕穿孔等事故，從而造成經濟損失及安全事故。Cl-廣泛存在于海水中，是引起局部腐蝕的原因之一[1]。Liu[2]等人研究了CO2腐蝕下Cl-濃度對碳鋼的影響，腐蝕速率隨著Cl-濃度的增加達到峰值，而含量繼續增加則會導致腐蝕速率的下降。
d) 腐蝕防護層的失效：防腐層的完整性對一些腐蝕敏感材料起了重要的保護作用，在很多腐蝕事故調查結果中，防腐涂層、陰極保護、緩釋劑等腐蝕防護層的失效，導致了基體的快速腐蝕，最終釀成事故。
e) 位置：例如管線架設是否合理，是否方便檢測檢驗和維修，這些有可能成為腐蝕事故發生的間接原因。
統計數據表明：腐蝕相關的事故占總體事故比例在25%以上。CO2和H2S酸性氣體腐蝕是油氣腐蝕常見的主要形式，腐蝕形態主要以局部點蝕為主，一旦形成穿孔，會造成巨大的經濟損失，具有不可預見性和突發性。
由于Cr-Ni奧氏體不銹鋼用量最大，應力腐蝕事故也最多。
3. 機理：
由于應力腐蝕的影響因素多，過程比較復雜，因此，截至目前為止，對不銹鋼應力腐蝕的尚未取得統一的認識。
對于高強度不銹鋼，例如馬氏體和馬氏體沉淀硬化不銹鋼的應力腐蝕，許多人認為氫脆起主導作用。
2、風險及預防措施
管道泄漏
預防措施：根據工藝流程選擇管道材質，防止化學腐蝕；除此之外，仔細檢驗管道連接及焊接區域，選用合適的焊接材料，防止因焊接原料腐蝕發生泄漏事故。
據統計，在石油、化工設備腐蝕失效事故中，晶間腐蝕約占4%～9%，主要發生在用軋材焊接的容器及熱交換器上。
一般認為，晶界合金元素的貧化是產生晶間腐蝕的主要原因。通過提高材料的純度，去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量穩定化元素（鈦、鈮），以控制晶界上析出的碳化物及采用適當的熱處理制度和適當的加工工藝，可防止晶間腐蝕的產生。
d) 腐蝕防護層的失效：防腐層的完整性對一些腐蝕敏感材料起了重要的保護作用，在很多腐蝕事故調查結果中，防腐涂層、陰極保護、緩釋劑等腐蝕防護層的失效，導致了基體的快速腐蝕，最終釀成事故。
e) 位置：例如管線架設是否合理，是否方便檢測檢驗和維修，這些有可能成為腐蝕事故發生的間接原因。
4.14 軋鋼企業應建立煤氣中毒以及火災、觸電、酸堿腐蝕等重大事故的應急救援預案，應
急預案的編制應符合 GB29639 的相關規定，并在易發生事故的場所設置必備的防毒口罩、
防護手套、防護服、防毒面具、呼吸器、洗眼器、急救藥品與器械等事故應急器具，并定期
開展事故應急救援演練。
酸性水、冷焦水中有H2S等組分，如果儲罐內部防腐涂層破損，會造成罐體腐蝕，發生泄漏事故。
b)罐壁腐蝕產生的硫化亞鐵發生自燃。儲罐內部防腐涂層破損后，罐內壁被硫化物腐蝕，產生硫化亞鐵，發生自燃，可發生爆炸事故。
c)一些儲罐的防腐涂層不符合規范要求，導靜電能力差。
統計數據表明：腐蝕相關的事故占總體事故比例在25%以上。CO2和H2S酸性氣體腐蝕是油氣腐蝕常見的主要形式，腐蝕形態主要以局部點蝕為主，一旦形成穿孔，會造成巨大的經濟損失，具有不可預見性和突發性。
