QC成果报告-降低西1集气站分离器积液包腐蚀速率

1、.PAGE ：.；2021年度国家工程建立勘察设计优秀QC成果申报资料降低西1集气站分别器积液包腐蚀速率成 果 报 告发表人：张志浩 西安长庆科技工程有限责任公司设备防腐QC小组2021年4月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc319658411 1小组简介 PAGEREF _Toc319658411 h 1 HYPERLINK l _Toc319658412 2 活动方案 PAGEREF _Toc319658412 h 1 HYPERLINK l _Toc319658413 3选择课题P阶段 PAGEREF _Toc319658413 h 2 HYPERL

2、INK l _Toc319658414 4设定目的P阶段 PAGEREF _Toc319658414 h 4 HYPERLINK l _Toc319658415 5 目的可行性分析P阶段 PAGEREF _Toc319658415 h 4 HYPERLINK l _Toc319658416 6 分析缘由P阶段 PAGEREF _Toc319658416 h 7 HYPERLINK l _Toc319658417 7确定要因P阶段 PAGEREF _Toc319658417 h 9 HYPERLINK l _Toc319658418 8 制定对策P阶段 PAGEREF _Toc319658418

3、 h 15 HYPERLINK l _Toc319658419 9 对策实施D阶段 PAGEREF _Toc319658419 h 15 HYPERLINK l _Toc319658420 10 效果检查C阶段 PAGEREF _Toc319658420 h 24 HYPERLINK l _Toc319658421 11 稳定措施A阶段 PAGEREF _Toc319658421 h 27 HYPERLINK l _Toc319658422 12 总结和下一步计划A阶段 PAGEREF _Toc319658422 h 28PAGE 301小组简介 表1-1 小组根本情况表小组称号设备防腐QC小

4、组注册编号2021-063课题称号降低西1集气站分别器积液包腐蚀速率成立时间2021.03课题类型现场型活动时间2021.03-2021.11指点教师刘新枝当年活动次数12次小组人数10人8人小组成员平均年龄32岁序号姓名年龄组内职务文化程度职称组内分工1罗慧娟30组长研讨生工程师组织活动、成果总结2张志浩37副组长本科高级工程师技术指点、方案审查3孙银娟29组员研讨生工程师分析实施、记录总结 4成 杰32组员本科工程师分析实施5孙芳萍32组员本科工程师分析实施6董艳国30组员本科工程师记录总结7吕 江33组员本科工程师技术指点、分析实施8乔玉龙31组员本科工程师分析实施2 活动方案为保证本次

5、活动的顺利开展，小组严厉按照QC活动的P、D、C、A活动程序制定了活动方案，根据活动内容和任务进度安排，商讨确定了方案完成的详细时间，并指定了专项担任人。小组活动日程推进方案见表2-1。表2-1 小组活动时间进度表进度 时间3月份4月份5月份6-8月份9-10月份11月份选择课题设定目的目的可行性分析缘由分析要因确认制定对策对策实施效果检查成果稳定回想总结 注： 表示方案进度 表示实践进度3选择课题P阶段双筒式天然气分别器是进展天然气气液两相分别的公用设备，主要用在气田集气站以除去天然气中的游离水及杂质。图3-1 双筒式分别器靖边气田于1997年9月建成投产，是长庆气田投产最早的气田，酸气含量

6、、产水量相对较高，开发10余年来，地面设备及管线均产生了不同程度的腐蚀。近年来，靖边气田在集气站检修期间发现，由于采出天然气中含有的硫化氢H2S、二氧化碳CO2等酸性气体、矿化度水及部分机械杂质对分别器的腐蚀、冲刷作用，致使投产较早的13座集气站分别器腐蚀情况日益严重，尤其以积液包腐蚀最为突出，其中西1集气站的平均腐蚀速率达0.224mm/a，严重影响气田平安消费。GB/T 23258-2021，对管道及容器内介质腐蚀性评价及腐蚀强弱等级划分见表3-1。表3-1管道及容器内介质腐蚀性评价工程级别低中较重严重平均腐蚀速率/mm/a0.0250.0250.120.130.250.25点蚀速率/mm

7、/a0.130.130.200.210.380.38由表3-1可以断定，靖边气田西1集气站分别器积液包的腐蚀情况到达了较重或严重级别，重影响集气站分别器的平安运转。GB/T23258-2021规定现状当保送介质含有腐蚀性杂质时，应对管道及容器采取减缓腐蚀措施，使介质对其腐蚀级别控制在中等级别以下，平均腐蚀速率0.12 mm/a。西1集气站分别器积液包平均腐蚀速率达0.224mm/a，甚至更高，属于较重或严重腐蚀，会呵斥分别器腐蚀穿孔，影响集气站平安消费。小组选题降低西1集气站分别器积液包腐蚀速率4设定目的P阶段目的：积液包腐蚀速率由0.224mm/a降至0.12 mm/aGB/T23258规定

8、的中等腐蚀级别以下，见图4-1。腐蚀速率mm/a0.120.224 图4-1 任务目的设定5 目的可行性分析P阶段5.1 西1站积液包壁厚检测小组利用超声波检测的方法，将积液包每间隔50cm，按照圆周顺时针方向分别选取顶部12点、右侧壁3点、底部6点、左侧壁9点钟进展了壁厚检测，见图5-1。1236950cm分别包积液包图5-1 分别器积液包壁厚检测表示图从壁厚测试结果中去掉1个最大值和1个最小值，然后计算得到平均壁厚，那么平均腐蚀速率mm/a(原始壁厚平均壁厚)/任务时间 。5.2 西1站腐蚀速率计算2021年4月初，小组成员选择了H2S和产水量相对较高的西1站分别器积液包进展了壁厚检测，西

9、1站分别器于2000年12月投产，原始壁厚为16mm，任务时间约为10年，并由壁厚检测结果计算分别得到顶部、右侧壁、底部和左侧壁的平均腐蚀速率，见表5-1。表5-1 西1站分别器积液包壁厚检测结果表积液包壁厚检测结果检测部位壁 厚mm平均壁厚mm平均腐蚀速率mm/a顶部14.33;13.92;14.27;14.64;14.43 ;14.10;14.40; 14.27 14.30.17右侧壁14.21;13.62;14.47 ;14.24;14.15; 13.6; 13.4 ;13.6713.920.21底部13.15;13.14;13.21 ;12.87;13.25;12.94; 12.60

10、;12.9313.040.296左侧壁14.10;13.73;14.22;14.44;13.73;13.50;13.30; 13.5213.80.22表5-2 西1站分别器积液包腐蚀速率腐蚀速率检测部位积液包顶部右侧壁底部左侧壁平均腐蚀速率mm/a0.170.210.2960.220.224主要腐蚀图 5-2 西1站积液包不同部位腐蚀速率对比图由图5-2可以看出，积液包底部平均腐蚀速率达0.296 mm/a，是腐蚀速率最高、最严重的部位，而顶部腐蚀相对较弱。从积液包日常运转情况看，底部长期处于积水形状；侧面为水、气两相形状，液位随消费情况而变化；顶部主要处于气相。由此可见，积液包内污水的腐蚀是

11、导致集气站分别器积液包腐蚀速率高的关键症结。根据规范规定，假设我们重点对分别器积液包底部污水采取相应的减缓腐蚀的防护措施，使其平均腐蚀速率降低60%，即由0.296 mm/a降低至0.118 mm/a；防护措施同时对顶部和侧壁也会起到减缓腐蚀作用，可将积液包平均腐蚀速率由0.224 mm/a降低至规范规定的0.12 mm/a，腐蚀速率会明显降低，可见我们所设定的目的具有可行性。 图5-3 西1站分别器积液包底部腐蚀形貌图6 分析缘由P阶段针对“积液包内污水腐蚀这一主要症结，小组成员运用关联图进展缘由分析，并找出导致积液包腐蚀速率高的5条末端要素，见图6-1。污水矿化度含量高Ca2+浓度高存在硫

12、酸盐复原菌原料气中含有机械杂质污水pH值7呈酸性环境加快腐蚀机械杂质冲刷垢下腐蚀微生物腐蚀水中氯根含量高构成点蚀、加速腐蚀污水溶解有H2S/CO2等酸 性气体原料气含有H2S/CO2等酸 性气体H2S/CO2腐蚀积液包污水 腐 蚀图6-1 关联图1、原料气中含有H2S/CO2等酸性气体；2、原料气中含有机械杂质；3、存在硫酸盐复原菌；4、污水矿化度含量高Ca2+浓度高；5、水中氯根含量高。末端要素7确定要因P阶段针对以上5条末端要素，小组成员根据现场测试、验证，思索一切末端要素逐一论证分析，制定要因确认方案表，找出主要缘由。表7-1 要因确认方案表序号末端要素确认内容确认方法确认规范责任人时间

13、1原料气中含有H2S/CO2等酸性气体原料气中能否含有酸性气体现场测试腐蚀产物中铁的化合物含量10%张志浩吕江罗慧娟2021.4.62原料气中含有机械杂质机械杂质能否有相对运动现场验证机械杂质与金属外表无相对运动乔玉龙成杰孙银娟2021.4.123存在硫酸盐复原菌能否含有硫酸盐复原菌现场测试灼烧后腐蚀产物分量减少5%乔玉龙孙芳萍2021.4.174污水矿化度含量高污水中矿化度含量能否影响腐蚀现场测试矿化度含量10000mg/L腐蚀影响小张志浩罗慧娟孙银娟2021.4.215水中氯根含量高水中氯根含量能否加速腐蚀现场测试现场分析氯根含量1000 mg/L，不会加速构成点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀吕江

14、成杰孙芳萍2021.4.26小组成员分工，到现场对一切末端要素逐一确认。7.1 原料气中含有H2S/CO2等酸性气体原料气中含有H2S/CO2等酸性气体，溶于水后构成H2S和H2CO3，其化学过程为：CO2 + H2O = H2CO3H+ + HCO3-H2S = S2- + 2H+对分别器腐蚀的作用机理有两方面：一是氢的去极化腐蚀，二是硫化氢应力腐蚀开裂。图7-1 分别器内腐蚀产物小组成员经过对腐蚀产物进展X射线衍射XRD，分析其衍射图谱，测定西1站分别器腐蚀产物成分，断定能否含有H2S/CO2等酸性气体。图7-2西1站分别器腐蚀产物XRD图谱表7-2 西1站分别器腐蚀产物XRD检测结果表编

15、 号组 成含 量%合计%1CaCO334.8234.822Fe3S425.9665.183FeCO313.874Fe(OH)SO4.2H2O7.285FeO(OH)5.656FeSO4. H2O8.887FeS23.54要 因经过上表可以看出，腐蚀产物中铁的化合物含量达65.18%远远大于10%，阐明原料气中含有酸性气体，溶于水后构成酸与积液包底部发生了电化学腐蚀反响。结论：原料气中含有H2S/CO2等酸性气体是要因。7.2原料气中含有机械杂质机械杂质导流板鳍型挡板波纹板分别包积液包图7-2 分别器任务原理表示图原料气中携带的机械杂质，高速流入分别包后经导流板、鳍型挡板和波纹板沉降进入积液包，

16、机械杂质属于静态介质，与积液包内壁外表无相对运动，因此不会产生冲刷腐蚀作用。非要因结论： 原料气中含有机械杂质不是要因。7.3存在硫酸盐复原菌硫酸盐复原菌是一种在厌氧条件下使硫酸盐复原成硫化物，以从有机含碳化合物中获得碳元素为营养而生存的细菌。HG/T 3533-2003，规定了腐蚀产物550灼烧失重可估计产物中有机物和化合水的含量，从而验证能否存在硫酸盐复原菌。小组成员按照HG/T 3533-2003中实验步骤，对西1站分别器内固体腐蚀垢样经过550灼烧，结果见表7-3。表7-3 垢样检测结果表项 目分 析 检 测 结 果西1站分1/1西1站分2/1外 观黑色颗粒黑色颗粒550灼烧减少量%0

17、.902.05非要因由上表可以看出，腐蚀垢样经灼烧后分量只减少了12%5%，灼烧后腐蚀产物分量无明显变化，阐明腐蚀样中不含有机物、生物黏泥等，即分别器积液包中没有硫酸盐复原菌腐蚀。 结论：存在硫酸盐复原菌不是要因。7.4污水矿化度含量高根据GB 50021-2001规定，当污水中矿化度水中化学组分含量的总和含量10000mg/L时，对碳钢腐蚀影响较小。小组成员对西1站分别器积液包的污水进展了采样分析，检测结果见表7-4。表7-4 水样矿化度分析结果表项 目分析检测结果mg/LCa2+19460.0Mg2+10829.60K+220.1Na+9364.5Fe2+307.8氯化物8700碳酸盐0重

18、碳酸盐238硫酸盐14880矿化度64000由上表可以看出，矿化度高达64000mg/L，远远大于10000mg/L，矿化度高会结垢附着在金属外表，构成垢下腐蚀金属外表堆积物产生的腐蚀。要 因结论：污水矿化度含量高是要因。7.5水中氯根含量高根据GB 50021-2001规定，当水中氯根含量1000 mg/L时，对碳钢腐蚀影小。小组成员对西1站分别器积液包的污水进展了采样分析氯根含量，检测结果见表7-5。表7-5 水样氯根含量分析结果表项 目分析检测结果单 位氯根含量8700mg/L由上表可以看出，氯根含量高达8700mg/L，远远大于1000mg/L。氯根作为阴离子附着在金属外表会构成点蚀、

19、缝隙腐蚀和应力腐蚀，加速积液包腐蚀。要 因结论：水中氯根含量高是要因。根据以上5条末端要素的详细分析，汇总主要要素为以下三项：积液包底部腐蚀速率高污水矿化度含量高水中氯根含量高原料气含有H2S/CO2等酸性气体8 制定对策P阶段小组针对三个要因按照5W1H原那么制定出相应的对策和措施，并落实专人担任、分项实施。表8-1 对策实施方案表序号要因对策目的措施时间担任人1原料气中含有H2S/CO2等酸性气体充分对比，采取牺牲阳极最正确防护措施酸气电化学腐蚀过程中，腐蚀产物中铁的化合物含量10%1技术人员充分对比，选择适宜现场实践腐蚀环境的阳极资料；2技术人员对牺牲阳极安装方式详细设计；3牺牲阳极现场

20、安装。2021.5.6张志浩成杰罗慧娟2污水矿化度含量高定期清理积液包内壁污垢污水矿化度含量10000 mg/L定期采用高压水管清洗积液包内壁附着污垢，降低矿化度含量。2021.7.10吕江孙银娟3水中氯根含量高定期排放积液包内污水水中氯根含量1000 mg/L定期经过排污管线排放污水，减少介质中氯根含量。2021.8.1乔玉龙孙芳萍9 对策实施D阶段9.1充分对比，采取牺牲阳极防护措施小组成员查阅大量资料，总结出分别器内壁腐蚀防护措施有内外表涂装处置、加防腐衬里和牺牲阳极维护法等。由于分别器积液包筒体直径小377，内外表涂层方法和加防腐衬里受现场施工条件的限制难以实现，因此加装牺牲阳极维护安

21、装是集气站分别器积液包腐蚀防护的最正确方法。牺牲阳极维护是用电位比被维护金属负的金属或合金与被维护的金属电性衔接在一同，依托电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来维护需求维护的金属。牺牲阳极应该具备的条件是：阳极的电位要足够负，阳极极化要小，且运用过程中电位要稳定，自腐蚀小，产生电量要大，价廉、来源充分、无公害、易加工。在此根底上，2021.5.6小组成员对分别器积液包内加装牺牲阳极进展了详细设计。9.1.1牺牲阳极资料选择小组成员对常见的牺牲阳极资料锌合金、铝合金、镁合金等进展充分对比。 表9-1 锌合金阳极、铝合金阳极、镁合金阳极优缺陷对比表 工程优缺陷锌合金铝合金镁合金优点性能稳定

22、，自腐蚀小，寿命长。电流放率高，能自动调理输出电流。碰撞时没有诱发火花的危险。不用担忧过维护。发电量最大，单位输出本钱底，能自动调理输出电流。在海洋环境中运用性能优越。资料容易获得，制造工艺简单，冶炼及安装环境好。有效电压高，发生电量大，阳极极化率低，溶解比较均匀。能用于电阻率较高的土壤及水。缺陷有效电压低，单位发生电量少，不适宜高温淡水及土壤电阻率较高的环境。在污染海水和高电阻率的环境中运用性能下降。电流效率比锌合金阳极低，溶解性差，高温环境下，有能够出现极性逆转。电流效率底，自动调理电流才干弱。自腐蚀大，资料来源和冶炼不易，假设运用不当会产生过维护。不能用于易燃、易爆场所。根据现场实践腐蚀

23、环境，小组最终选定锌合金作为牺牲阳极资料。9.1.2牺牲阳极安装方式设计由于施工空间狭小，思索到牺牲阳极易于安装和改换。小组成员查阅规范规范和专利，自创专利，设计采用螺栓衔接的方式将锌阳极固定于积液包内壁。牺牲阳极安装的组成如表9-2和图9-1所示：图9-1 牺牲阳极维护安装表示图表9-2 牺牲阳极安装组成部件统计表序号称号材质个数6螺母M16黄铜45下螺柱黄铜24上螺柱黄铜23螺纹套黄铜22方形板黄铜11梯形块锌合金牺牲阳极19.1.3牺牲阳极现场安装图9-2 牺牲阳极维护安装安装表示图2021.5.12，小组选择硫化氢含量较高的西1站，在分别器积液包内安装锌牺牲阳极。详细的施工工序如图9-

24、3所示。现场牺牲阳极性能检验确定牺牲阳极安装位置调整牺牲阳极定位螺柱长度将牺牲阳极装入分别器固定螺柱，确保上下螺母紧死丈量阳极接地电阻及电位。恢复分别器积液包封头清洗分别器内部并进展打磨图9-3 牺牲阳极维护安装安装施工程序表示图 图9-4 西1站分别器积液包安装牺牲阳极效果图9.1.4效果检查对策1实施3个月后，小组成员进展效果检查，取出积液包内锌阳极，对其外表腐蚀产物进展XRD检测，检测结果见图9-5、表9-3所示。表9-5 对策1实施后西1站腐蚀产物XRD图谱表9-3 对策1实施后腐蚀产物XRD检测结果表组 成含 量 %合计 %ZnO18.2272.29ZnCO324.11ZnS29.9

25、6FeS7.827.82CaCO313.9113.91SiO25.985.98由上表检测结果可以看出，腐蚀产物中锌的化合物总含量达72.29，铁的化合物含量仅为7.82%10%，与对策实施前的65%含量相比，铁的损耗显著降低。阐明酸气电化学腐蚀过程中，阳极反响溶解的是锌而不是铁，锌牺牲阳极对分别器腐蚀起到重要的防护作用。要因目的检查结果原料气中含有H2S/CO2等酸性气体酸气电化学腐蚀过程中，腐蚀产物中铁的化合物含量10%腐蚀产物铁的化合物含量由65降至7.8%10%,铁的损耗明显降低9.2定期清理积液包内壁污垢9.2.1高压水管清洗积液包内壁污垢，降低污水矿化度含量针对污水中矿化度含量高，容

26、易在积液包内壁底部结垢，引起垢下腐蚀。2021.7.10 小组根据现场条件，提出运用高压水管清洗积液包内壁附着污垢，对西1站分别器进展高压水冲洗，效果见以下图。 图9-5 西1站积液包内壁污垢清洗前 西1站积液包内壁污垢清洗后由图9-5可以看出，西1站分别器积液包经高压水管清洗后，内壁无明显腐蚀垢样，降低了污水中矿化度含量，减少了垢下腐蚀。9.2.2效果检查对策2实施后，小组成员对西1站分别器积液包内污水重新进展了采样分析，检测结果见表9-4，一致以为该项措施效果显著。表9-4 对策2实施后水样矿化度分析结果项 目分析检测结果mg/LCa2+3450.0Mg2+3165.60K+110.1Na

27、+420.5Fe2+120.8氯化物760碳酸盐0重碳酸盐38硫酸盐1235矿化度9300要因目的检查结果污水矿化度含量高污水矿化度含量10000 mg/L积液包内污水矿化度含量9300 mg/L10000 mg/L9.3定期排放积液包内污水9.3.1排污管线定期排放污水，减少氯根含量水中氯根含量高会构成点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等，氯根作为阴离子同时会加速腐蚀。小组成员根据现场工艺流程，提出定期经过排污管线排放污水，减少介质中氯化物含量。2021.8.1-8.19，小组成员每间隔2天翻开排污阀排放积液包内污水，见图9-6。排污阀排污管线 图9-6 积液包内污水排放图由图9-6可以看出，西1站分

28、别器积液包内污水定期排放后，水中氯根含量会降低，减少了氯根引起的腐蚀。9.3.2效果检查对策3实施后，小组成员对“排污管线定期排放污水，减少氯根含量这一措施进展了效果检查，对积液包内污水进展了采样分析，监测氯根含量，变化趋势见图9-7。图9-7 对策3实施后积液包内污水中氯根含量变化图要因目的检查结果水中氯根含量高水中氯根含量1000 mg/L积液包内污水排放及时，水中氯根含量860 mg/L，效果显著。10 效果检查C阶段对策实施完成后，2021.8.20小组成员进展了系统的效果检查，主要包括目的检查和效益分析两部分。10.1 目的检查经过实际验证，小组跟踪检测了西1站分别器积液包壁厚，检测

29、数据见表10-1。表10-1 对策实施后西1站分别器积液包壁厚检测结果表积液包壁厚检测结果检测部位壁 厚mm平均壁厚mm平均腐蚀速率mm/a顶部14.23;13.92;14.27;14.64;14.43 ;14.10;14.30; 14.17 14.250.11右侧壁14.11;13.52;14.47 ;14.14;14.15; 13.6; 13.4 ;13.6113.860.116底部13.15;13.10;13.21 ;12.77;13.25;12.94; 12.60 ;12.8313.00.118左侧壁14.04;13.73;14.12;14.44;13.63;13.50;13.30;

30、13.4213.740.12表10-2 对策实施后西1站分别器积液包腐蚀速率腐蚀速率检测部位积液包顶部右侧壁底部左侧壁平均腐蚀速率mm/a0.110.1160.1180.120.116将表4-2和表10-2的结果对比可以看出：对策实施后积液包底部腐蚀速率明显降低，由原来的0.296 mm/a降至0.118 mm/a；采取防护措施后，顶部腐蚀速率也有所降低，由原来的0.17 mm/a降至0.11 mm/a；采取防护措施后，左、右侧壁腐蚀速率也有所降低，分别由原来的0.22、0.21 mm/a降至0.12、0.116 mm/a；综上所述，对策实施完成后西1站分别器积液包平均腐蚀速率为0.116 m

31、m/a，计算过程为0.118底部腐蚀速率+0.11顶部+0.12左侧壁+0.116右侧壁/4=0.116 mm/a。活动前、后分别器积液包腐蚀速率对比见图10-1。可以看出，活动后实现了原定的腐蚀速率降低至0.12mm/a的预定目的。0.2240.120.116腐蚀速率mm/a图10-1 小组活动前后西1站分别器积液包腐蚀速率对比图结论：西1集气站分别器积液包腐蚀速率降低目的到达。10.2 效益分析10.2.1 经济效益经过本次QC活动的开展，小组对本次活动获得的经济效益进展了初步估算，计算方法如下：剩余寿命=设计腐蚀裕量-原始壁厚-目前壁厚/腐蚀速率；活动前：剩余寿命=4-16-13/0.224=4.7年；活动后：剩余寿