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韩文礼:站在全新的战略高度严控石油石化设施腐蚀

发表时间: 2021-01-04 14:42:41

作者: 炼化及石化下游产业网

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随着经济的腾飞,石油石化行业已成为国民经济的支柱产业。石油化工钢质设备防腐一直是我国石油化工产业关注的重点问题,从原油、成品油、天然气等石化产品的开采、运输、储存中转、管道运输、炼油生产到成品油的储存,都需要储罐、管道、生产线等钢结构装置,这些装置工作在严酷的腐蚀环境之中,因腐蚀造成的直接、间接损失巨大,采取必要、科学的防腐措施迫在眉睫。

目前石化行业面临着战略转型和升级,创新仍是不变的主题,为了普及石化行业的科技防腐意识,让更多的人了解腐蚀、关注腐蚀、参与防控。中国腐蚀与防护网记者特采访了中国石油集团工程技术研究院防腐保温研究所韩文礼所长。

韩文礼,中国石油集团高级技术专家,现任中国石油集团工程技术研究院院长助理,防腐保温研究所所长,教授级高工,主要从事石油行业储罐、管线防腐蚀技术研究开发与应用。工作三十多年来,先后主持和组织完成了国家、中石油集团公司20余项重点课题的研究工作,多项技术成果填补国内和集团公司空白。韩所长就油田注水、污水、原油系统的储罐、管线的腐蚀问题及防腐技术、防腐意义等相关方面做了一系列的解读。

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韩文礼所长

以全新的高度看待腐蚀 争当防腐卫士

2016年4月12日,中国石化联合会正式发布《石油和化学工业“十三五”发展指南》,发展思路可简要规纳为,两大主要任务:稳增长、调结构。两大主攻方向:提升传统产业、培育战略性新兴产业。两大发展动力:创新驱动、深化改革。两大战略重点:绿色可持续发展、扩大国际合作。该指南的发布对石油和化工行业的发展产生深远的影响,同时给国家建设中的相关领域带来了重大机遇。

然而在国家经济建设中,材料的腐蚀无处不在,危害较大。韩所长表示这是所有从事腐蚀研究和防腐工作人员的共识,也是一个客观情况,伴随着石油工业、海洋工业、航空航天事业的发展,金属材料的服役环境越来越苛刻,对金属材料的性能要求也越来越高。如何提高金属材料的耐蚀性,如何对在恶劣环境中服役的材料实施有效地腐蚀控制,这已经不仅仅是一个延长材料使用年限、降低生产运行成本的问题,而是一个关系到安全生产、环境保护、人民群众生命安全和健康的大问题。虽然这些年政府和企业在腐蚀控制方面花费了大力气,但是我国一些埋地管道因腐蚀造成的泄漏污染、爆炸伤人等事故还时有发生。因此今天应该站在一个全新的高度上来看待腐蚀的危害和腐蚀控制的意义。

首先要让人们了解腐蚀,意识到其危害的严重性是实施有效控制的关键意义所在。比如我们的马路下面埋着大量的自来水管线、天然气管线,这些管线能否安全运行和我们每个人都是息息相关的,只有认识到了危害才能引起人们的关注和警觉,高压线的危险几乎人人都知道,而对于高压管线特别是埋地高压管线的危险恐怕就没有多少人关注了。至于如何让更多的人了解腐蚀、关注腐蚀是个途径问题,主要依靠媒体,如电视、报纸可以增加一些公益广告,也可以利用科普、卡通连环画让人们有一些意识,或者在每年搞科技周的时候制作一些展板。

让更多的人参与防腐是个专业的问题,也不可能要求每个人都能参与。只要有更多的人了解腐蚀、关注腐蚀、形成了防控意识,这就是很大的成功和进步。

最后,希望相关院校保留或增加腐蚀相关专业,腐蚀专业涉及多学科,设该专业意义较大。

以创新为主题 让防腐涂料富有生命力

韩所长表示他1982年自北京钢铁学院毕业后就一直从事石油管道、储罐方面防腐蚀涂料的研发和推广,同时也包括了金属结构涂料。他经历了一个重防腐涂料品种由低端往高端发展的过程,当时几乎每个省市自治区都有一个大型的油漆厂,不同油漆厂的产品种类和性能各有侧重,但是作为面向石油、石化的一些特殊环境的涂料品种还很少。

他当时主要是开发油田污水罐内防腐涂料,我们国家在当时不论是树脂还是助剂品种都甚少,研究的涂料虽然防腐蚀性能还能过关,但是从外观、细度、防沉降性能、施工性能等方面与国外产品相比,相差甚远。

随着改革开放,国外的树脂厂在国内合资建厂,颜填料、助剂国内增加了很多的代理,对促进国内涂料的发展起到了重要作用。

韩所长说他们的课题组在上世纪八几年研究的涂料至今在市场上仍被投入使用,是件值得自豪的事情,当然这也是经过了不断地完善和改进,不断创新,涂料的配方也在不断地调整提高,才会有这样强的生命力!

谈及这么多年的科研感受,韩所长感慨道,就一个涂料产品来说,其性能的好坏也体现着综合国力的水平,一个涂料就涉及到了化工原料的质量、生产加工水平、检测分析水平等。现在研究涂料用上了很多先进的手段,包括利用电化学仪器研究涂层的抗渗透性,相比当初的介质浸泡、加温水煮等常规手段大有进步。总之一句话技术创新是产业发展的关键。

优化监管体系 严控腐蚀危机

在埋地管道外防腐方面,我们国家从陕京线开始3PE就得到了大面积应用,应用效果总体还是不错的,但在使用中也发现补口位置容易出现一些问题。出现这些问题的原因既有技术层面的,也有管理层面的。但管理层面包括的内容比技术层面要复杂得多,比如定额、招标的中标原则、施工过程管理、验收等。

韩所长表示他历来不主张一种技术、一种材料包打天下,即使有完善的标准规范,人的因素也非常重要,我们的管理人员、专业人员在理念上也要不断更新。目前3PE应该是一个较好的防腐结构,但对环氧粉末我们也要给予足够重视,环氧粉末在北美应用就很成功。

储罐涂料是个复杂体系,分为内防和外防,内防要视介质而定,外防要视环境而定。仅就石油石化来说就可以分为原油罐、污水罐、清水罐、中间产品罐等,储罐所处环境不同、介质不同防腐体系就不一样。

韩所长觉得在决定储罐管道防腐是否成功方面,管理层面占比重比技术本身要大得多。成也在人,败也在人。“低价中标、偷工减料”“猫鼠一家”是当前防腐工程的大忌。

对症下药 让飞溅区钢质设备“百腐不侵”

由于海洋腐蚀环境苛刻,海洋中的风、浪、流、潮汐等水体循环运动使得石油化工的钢质设备承受交变载荷的作用而加重腐蚀。在设备所处的海洋腐蚀环境中,飞溅区由于所处位置的特殊,腐蚀为最严重。

谈及钢结构物在飞溅区中关键的腐蚀控制技术,韩所长表示海洋钢结构飞溅区的主要腐蚀控制技术还是涂层和覆盖层,阴极保护技术的应用也有一些探索。

美国一专利提出了如下的办法来解决飞溅区阴极保护应用问题:在钢结构表面用外套包覆锯屑、膨润土之类吸水物质,在这些吸水材料的内部埋装镁合金之类的牺牲阳极,从而使钢结构获得充分保护。国内也提出了一种类似的牺牲阳极防护方法。以上办法还未见在具体工程中应用的报道,离大面积的推广应用还有一定的距离。

从现在飞溅区的腐蚀防护措施看,韩所长认为涂层可分为有机涂层和金属涂层,覆盖层可分为包覆金属或合金护套、包覆混凝土/玻璃钢、包覆橡胶护套、和多层防护系统。具体可采用以下六种控制方法。

金属热喷涂保护:金属热喷涂铝、锌及其合金是飞溅区钢结构防护的有效方法。金属热喷涂层体系金属热喷涂层在海洋环境中具有较为突出的防腐蚀性能,可屏蔽水、空气等腐蚀介质对钢铁的腐蚀,可充当牺牲阳极。另外,涂层中金属微粒表面形成的致密氧化膜,也起到了防腐蚀的作用。热喷涂铝涂层在近海的最大应用工程是Heidrun张力支拉平台,该平台设计寿命50年。按照规定在升降机、系链、甲板下侧和许多需要高可靠性、低维修和长寿命的设施上热喷涂铝层。施加长效优质封闭涂料,防腐效果是十分明显的。

包覆金属或合金护套:首先由美国国际镍公司研制成功的400号蒙乃尔合金作为外海钢结构飞溅区的防蚀护板目前在世界各地海洋钢结构物上应用。据美国国际镍公司报道用它作为外海采油平台飞溅区的护板已持续使用20年以上尚未损坏。钢在墨西湾洋采油平台飞溅区的腐蚀速度高达l.38mm/a,在阿拉斯加柯克湾还要大一倍,但用厚1.27~1.5 mm的400号蒙乃尔合金包覆后,已成功地使用20年以上。但由于这种合金材料价格较贵,易形成电偶腐蚀,不耐冲击和机械磨刮,如周围不设保护装置,则易被停靠工作平台的船舶撞击损坏,因全面推广应用仍受到一定限制。

包覆混凝土/玻璃钢:这种防蚀方法虽较陈旧,但由于它在飞溅区和潮差区具有良好保护效果,故至今还有不少国家采用。我国在这方面也有一定经验。有研究报告指出,厚2cm的混凝土覆盖层在飞溅区有很好的防蚀效果。

包覆橡胶护套:德国介绍过一种防止码头钢管桩海水腐蚀的椽胶护套。采用这种护套时应先抽掉护套与桩表面间隙的残余空气,再在护套两端用环氧树脂密封,以达到隔水和绝氧的目的。

有机涂层防护:钢结构飞溅区采用重防腐涂层防护,是国内外普遍采用的做法,在飞溅区比较常用的涂层结构是环氧底漆+厚膜型环氧玻璃鳞片涂层、无机富锌+高性能环氧涂层等。 经多年的使用情况看,重防腐涂层防护也暴露出一定的问题,一是重防腐涂层抗冲击能力较差,新建或维修后短期内(1-2年左右)就需要进行维护;二是现场修复问题,虽然现在已经有可以水下施工的重防腐涂料,但从现场应用的效果看,现场修复难以保证施工质量,达不到预期的效果。

多层防护系统:所谓多层防护系统就是指防护体系由若干层防护结构或材料组成,它们整体构成飞溅区的腐蚀防护系统,也有人称之为多层包覆修复体系,如矿脂油+矿脂带+聚乙烯,矿脂油+矿脂带+玻璃钢。经过多年的实践证明,多层包覆系统是一种在飞溅区行之有效的防腐蚀方法。但是多层包覆系统应用在带有K、T、Y节点的异型结构上存在一定的困难,需要进一步研究解决。

后记:安全、环保、创新、高效是现在及将来石油石化行业发展的主题曲,“水能载舟,亦能覆舟”,做好科普宣传,抓管理、重创新,把石化行业设备腐蚀控制做到极致,为石油石化行业的安全、高效运行尽一份力是每个该行业工作者的义务和责任!

人物简介:韩文礼,生于1961年12月生。1982年毕业于北京钢铁学院,现任中国石油集团工程技术研究院院长助理,防腐保温研究所所长,教授级高工,中国石油集团高级技术专家。主要从事石油行业储罐、管线防腐蚀技术研究开发与应用。

工作三十多年来,先后主持和组织完成了国家、中石油集团公司20余项重点课题的研究工作,多项技术成果填补国内和集团公司空白。近年来获得省部级科技进步三等奖以上5项、中国腐蚀与防护学会科技进步一等奖1项、二等奖2项、局级科技进步创新奖5项。获得授权发明专利6项。主编SY/T 0320-2010 钢质储罐外防腐层技术标准等行业标准3项,中石油集团企标1项。发表论文多篇。

2015年被中国工程院环境与轻纺工程学部聘为“我国腐蚀状况及控制战略研究”项目组专家。中国腐蚀与防护学会第九届理事会理事、中国腐蚀与防护学会防腐蚀施工与技术专业委员会第五届副主任委员、《石油石化管线与技术》杂志编委、天津市防腐应用技术协会理事、《石油工程建设》杂志编委、《管线与技术》杂志编委副主任。

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