分享：FPSO生產(chǎn)水閃蒸罐 A底部出口管線 盲封頭穿孔原因分析
摘 要:某FPSO 生產(chǎn)水閃蒸罐 A 底部出口管線的盲封頭在運行過程中發(fā)生了穿孔失效.采用 宏觀檢驗、化學(xué)成分分析、金相檢驗、細(xì)菌檢測、掃描電鏡及能譜分析等方法對該盲封頭穿孔的原因 進(jìn)行了分析.結(jié)果表明:該盲封頭底部有較多油砂淤積,內(nèi)壁不均勻附著了多處結(jié)塊,造成了局部 沉積物下腐蝕,沉積物的淤積促進(jìn)了硫酸鹽還原細(xì)菌(SRB)繁殖,細(xì)菌腐蝕產(chǎn)物的侵蝕作用導(dǎo)致盲 封頭最終發(fā)生穿孔失效.
關(guān)鍵詞:盲封頭;穿孔;沉積物下腐蝕;微生物腐蝕
中圖分類號:TG１７４ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１９)１２Ｇ０８７３Ｇ０５
某浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置(FPSO)生產(chǎn)水閃蒸 罐 A 底部出口管線盲封頭投產(chǎn)時間為２０１０年,所 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖１.該盲封頭材料為 Q２３５D 鋼,設(shè) 計壁厚為９．５３mm,腐蝕裕量為３．２mm,在盲封頭 中心焊接管線且管線開關(guān)一直處于關(guān)閉狀態(tài).
２０１９年,盲封頭周向發(fā)生腐蝕穿孔,穿孔位置 與豎直方向夾角為４５°,見圖２中箭頭所指位置.孔 尺 寸 約 為 ３０ mm ×５０ mm,距 離 中 心 管 線 約 １５０mm,將封頭切割后發(fā)現(xiàn)其底部沉積有大量質(zhì)地 松散的油砂,見圖３.為避免類似失效再次發(fā)生,筆 者對替換下的穿孔失效盲封頭進(jìn)行了理化檢驗和分 析,并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施.
１ 理化檢驗
１．１ 宏觀檢驗
對盲封頭穿孔位置的內(nèi)外壁形貌進(jìn)行宏觀觀 察,由圖４可見內(nèi)壁存在明顯的腐蝕坑,漏點位于腐 蝕坑的中心,剩余壁厚從腐蝕坑邊緣至漏點位置逐 漸減薄.穿孔部位外涂層出現(xiàn)剝落,裸露部位存在 輕微腐蝕,無明顯腐蝕坑,見圖５.由此推斷該封頭 腐蝕穿孔為內(nèi)腐蝕[１].
盲封頭內(nèi)壁整體宏觀形貌見圖６,除圈注區(qū)域 附著物脫落外,其余位置均存在厚度不一的附著物, 腐蝕穿孔位置也位于附著物覆蓋區(qū)域.對附著物進(jìn) 一步對比分析發(fā)現(xiàn),正上方靠近管線位置的附著物 疏松易剝離,厚度約為１．２５mm,對其進(jìn)行清理后可見內(nèi)壁整體呈現(xiàn)均勻腐蝕特征,無明顯局部腐蝕缺 見圖７.盲封頭中心管線出口位置的附著物(厚 度為０．７６~１．０５mm)以及封頭底部的附著物與內(nèi)壁 結(jié)合都比較牢固,清除后,內(nèi)壁均未發(fā)現(xiàn)明顯的局部腐蝕.將盲封頭焊接中心管線剖開,發(fā)現(xiàn)管內(nèi)也明顯 存在附著物,內(nèi)壁腐蝕程度從內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸減小.
對盲封頭無附著物區(qū)域進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域 內(nèi)雖然無整體覆蓋的附著物,但某些位置存在結(jié)塊 現(xiàn)象,如圖８a)圈注所示,對結(jié)塊進(jìn)行清除后發(fā)現(xiàn)內(nèi) 壁存在明顯腐蝕坑,坑內(nèi)呈灰黑色,見圖８c).
１．２ 壁厚測量
使用角磨機(jī)對盲封頭不同位置的外表面進(jìn)行處 理后采用超聲波測厚儀對剩余壁厚進(jìn)行測量,測量 位置 及 結(jié) 果 如 圖 ９ 所 示. 已 知 設(shè) 計 壁 厚 為 ９．５３mm,由剩余壁厚值可以看出,除穿孔位置附近 出現(xiàn)明顯的壁厚局部減薄外,其余位置減薄量較小, 無明顯局部腐蝕特征.
１．３ 化學(xué)成分分析
采用直讀光譜儀對盲封頭腐蝕穿孔位置的化學(xué)成分進(jìn)行分析,結(jié)果見表１,可見封頭各元素含量滿 足 GB∕T７００－２００６«碳素結(jié)構(gòu)鋼»對 Q２３５D鋼的技 術(shù)要求.
１．４ 金相檢驗
從盲封頭穿孔部位及正常部位分別截取金相試 樣,用倒 置 光 學(xué) 顯 微 鏡 對 試 樣 進(jìn) 行 觀 察,結(jié) 果 如 圖１０和圖１１所示.可見穿孔部位及正常部位的顯 微組織無明顯差異,均為鐵素體＋珠光體,且存在一 定的帶狀組織,可以排除由于材料局部組織缺陷造 成的穿孔失效.
１．５ 腐蝕產(chǎn)物分析
１．５．１ 掃描電鏡分析
使用石油醚和酒精有機(jī)溶劑對盲封頭穿孔位置 內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物(１號試樣)、盲封頭正上方內(nèi)壁附著 物(２號試樣)、盲封頭正下方內(nèi)壁附著物(３號試樣) 以及盲封頭正下方沉積物(４號試樣)進(jìn)行清洗得到 不溶性物質(zhì),低溫烘干后采用掃描電鏡(SEM)進(jìn)行 微觀形貌觀察.由圖１２可見４組固體試樣的微觀 形貌相 似,均 呈 致 密 的 顆 粒 狀.利 用 體 積 分 數(shù) 為 １０％的稀鹽酸對清洗后的４號試樣進(jìn)行充分溶解, 清洗不溶物并過濾干燥后進(jìn)行含砂量測定,結(jié)果表 明盲封頭正下方沉積物含砂量為７９．６１％.
１．５．２ 能譜分析
采用能譜儀對４個試樣的典型區(qū)域進(jìn)行微區(qū)成 分分析,各數(shù)據(jù)采集位置見圖１２框注.由表２可知 沉積物主要含有硅、氧元素,結(jié)合含砂量測定結(jié)果可 判定沉積物中含有大量SiO２;各試樣均檢測出一定 含量的硫元素,判斷穿孔可能是 H２S腐蝕或細(xì)菌腐 蝕所致[２Ｇ３].
１．５．３ X射線衍射分析
采用 X射線衍射儀對１~３號試樣進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)封 頭 內(nèi) 壁 頂 部、中 部 及 下 部 附 著 物 主 要 為 CaMn(CO３)２ 和 SiO２,說明系統(tǒng)內(nèi)存在結(jié)垢現(xiàn)象. 穿孔內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物主要為 FeCO３ 及SiO２.
１．６ 細(xì)菌檢測
根據(jù)對系統(tǒng)中水質(zhì)的定期檢測結(jié)果可知,閃蒸罐 入口及出口均有硫酸鹽還原細(xì)菌(SRB)存在,其中 ２０１８年１０月的檢測結(jié)果最高,達(dá)到１１００個/mL. 為進(jìn)一步驗證,實驗室在收到替換下的失效封頭后,立刻采用 蒸 餾 水 對 封 頭 底 部 的 沉 積 物 進(jìn) 行 浸 泡, ２４h后取水樣進(jìn)行細(xì)菌檢測,結(jié)果證明原水質(zhì)及沉 積物中確實存在SRB.
２ 分析與討論
系統(tǒng)在長期運行時,管道內(nèi)介質(zhì)中不斷有油砂 沉積,導(dǎo)致管道內(nèi)壁形成較多沉積物,進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重 的沉積物下腐蝕[４Ｇ５].沉積物下腐蝕引發(fā)局部嚴(yán)重 穿孔現(xiàn)象存在一定偶然性,該盲封頭內(nèi)壁多處位置 存在附著物以及結(jié)塊,經(jīng)過長時間服役后,結(jié)塊的附著不均勻性造成局部腐蝕.由壁厚分布可知該封頭 不同位置均有局部腐蝕發(fā)生.
另外,盲封頭位置的液體流動性較差,沉積物淤 積也較容易發(fā)生,使得殺菌劑的作用降低,增大細(xì)菌 腐蝕的可能性[６].微生物腐蝕產(chǎn)物在沉積物下聚集 時,會侵蝕并溶解金屬,盲封頭在其作用下會發(fā)生嚴(yán) 重腐蝕[７Ｇ８].
３ 結(jié)論及建議
該盲封頭在長期服役過程中,底部淤積的大量油砂和內(nèi)壁附著的碳酸鈣垢使得封頭多處形成結(jié) 塊,局部發(fā)生沉積物下腐蝕;沉積物環(huán)境有利于生產(chǎn) 水及沉積物中SRB的繁殖,細(xì)菌腐蝕加速了封頭的 穿孔.
建議對防垢劑效果以及生產(chǎn)水系統(tǒng)加注的化學(xué) 藥劑配伍性進(jìn)行確認(rèn);加入殺菌劑后應(yīng)對殺菌有效 時間、水的濁度、殘余SRB含量等指標(biāo)進(jìn)行評估;定 期對生產(chǎn)水系統(tǒng)中三通位置、彎頭位置、變徑位置及 其他管路滯留區(qū)域進(jìn)行檢測排查.
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<文章來源> 材料與測試網(wǎng) > 期刊論文 > 理化檢驗－物理分冊 > 55卷 > 12期 (pp:873-877)>
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