污水处理场管线腐蚀原因分析及对策

污水处理场管线腐蚀原因分析及对策第1页/共26页佛山中油高富石油有限公司一、设备腐蚀原因分析1、我公司所处理的污水属于高含硫污水，污水中含有较高的硫化物和氯离子等，对管线和设备腐蚀较严重。从拆除下来的管线和当前腐蚀泄漏情况来看，腐蚀主要表现为全面腐蚀和局部腐蚀，局部腐蚀主要是磨损腐蚀、小孔腐蚀和缝隙腐蚀等腐蚀类型。从拆除的管线腐蚀现象看，存在较多的小孔，腐蚀深度大约在2mm左右，造成管线腐蚀泄漏。第2页/共26页佛山中油高富石油有限公司一号集泥池排泥管漏点漏点第3页/共26页佛山中油高富石油有限公司一级气浮入口管中间水池水管漏点漏点漏点第4页/共26页佛山中油高富石油有限公司2、广东酸雨较多，西江水位较高，公司地下管道有相当一大部分浸泡在非常潮湿的土壤中。土质一般呈中性或碱性。金属在土壤的腐蚀与电解液中腐蚀本质是一样的。大多数的金属在土壤中的腐蚀属于氧去极化腐蚀。第5页/共26页佛山中油高富石油有限公司①阳极过程阳极过程：碳钢进行溶解并放出电子nH20+Fe=Fe2++nH20+2e铁离子与氢氧根离子进一步生成氢氧化亚铁Fe2++20H-=Fe(OH)2氢氧化亚铁在氧和水的作用下，生成氢氧化铁。2Fe(OH)2+1/202+H20=2Fe(OH)3氢氧化铁的溶解度很小，但比较疏松地覆盖在钢铁表面，使上述过程可以继续进行。第6页/共26页佛山中油高富石油有限公司

②阴极过程阴极过程：阴极过程主要是氧的去极化作用。在土壤中，氧的去极化也是氧与电子结合生成氢氧根离子。但氧到达阴极过程比较复杂，进行的比较慢。如：空气中的氧，先通过相当厚的土层，然后再通过金属表面的一层静止液层到达阴极。因此土壤的结构和温度，对氧的流动有很大的影响。在干燥疏松的土壤中，氧的渗透和流动比较容易，金属的腐蚀就严重。在潮湿的粘性土壤中，氧的渗透和流动速度均较小。所以腐蚀过程主要受阴极过程控制，第7页/共26页佛山中油高富石油有限公司因在土壤中腐蚀主要是氧的去极化作用，而当土壤层的厚度相等时，则决定土壤的结构和湿度。地下管道为水平埋放的，因管道有一定的直径，各处深度不同，构成氧浓差电池，埋得较深的地方(如在管子的下部)，由于氧到达困难，便成为阳极地区，腐蚀就发生这个区域。当管道外壁防腐层为石油沥青，不耐微生物腐蚀，易造成老化、脆裂。同时土壤中或管道内污水等介质和细菌对金属也有腐蚀作用。这就是地下管线腐蚀的原因。第8页/共26页佛山中油高富石油有限公司由于管道外壁防腐层耐蚀性差，造成管道外壁腐蚀严重，给安全生产带来困难。地下管线的腐蚀主要有两个方面：(1)外腐蚀，防腐层老化脱落剥离或施工质量较差所至；(2)内腐蚀，所输送介质腐蚀性较大或局部结有锈瘤，形成原电池，引起电化学腐蚀。地上管线的腐蚀主要是内腐蚀，机理与上相同。第9页/共26页佛山中油高富石油有限公司公司污水装置是1998年建成的，2007年经过改造，采用较薄的焊缝管，且因工期防腐力度不够，污水腐蚀性强，再加上介质流动具有冲刷性，这些不利因素加剧了腐蚀速度。厂区大气中除了含有SO2气体外，还有CO2和氯化物及其它许多污染物，所以腐蚀特别严重。由于铁有自然形成铁的氧化物的倾向，它在很多环境中是高度活性的，正因为如此它也具有一定的耐蚀性。有时候会与空气中氧化反应，在表面形成保护性的氧化物薄膜，这层膜在99％相对湿度的空气中能够防止锈蚀。但是要存在0.01％的SO2就会破坏膜的第10页/共26页佛山中油高富石油有限公司效应，使腐蚀得以继续进行。大气中的SO2、SO3和CO2溶于雨水或潮湿的空气中生成硫酸和碳酸，附着在动设备、金属框架表面。由于酸液的作用，使涂层腐蚀遭到破坏。涂层如果是低分子量聚合物，则气孔率较大，水分子比较容易通过涂层表面到达涂层与基体之间的界面，使涂层的结合强度下降，进而使涂层剥离或鼓包。涂层下的金属腐蚀是由电化学作用引起的。在阴极，氧有去极化的作用，反应如下：02+H2+2e=20H一；因此，涂层下泡内溶液呈碱性，也叫碱性泡，这时阴极部位的pH值可高达13以上。界面一旦形成高碱性状态，第11页/共26页佛山中油高富石油有限公司就进一步发生基体氧化膜的碱性溶解和涂层的碱性分解。在阳极发生如下反应：Fe=Fe2+4-2e；Fe2+与氧、水及OH一反应可以生成Fe(OH)：及Fe(OH)，、Fe203·XH：O等腐蚀产物，其体积要增大好几倍，漆膜鼓起，最后破裂而成“透镜”。这时泡内溶液呈酸性，故称酸性泡，泡内pH值仅为2～4。所以从漆膜脱落部位产生的阴极、阳极反应来看，由于阴极反应产生的OHl岛子使得界面pH值上升，造成Fe2+离子水解：Fe2++2H20=Fe(OH)2+2H+；这时又使界面pH值降低，从而加速了阳极反应(金属的腐蚀)，第12页/共26页佛山中油高富石油有限公司使腐蚀面积扩大，漆膜剥落的范围也扩大，有的设备表面涂刷的漆不到0.5a就出现开裂、脱落、使设备遭到腐蚀。尤其是机泵在室外使用的更为严重。第13页/共26页佛山中油高富石油有限公司二、污水中所含的主要介质及工作条件类型介质及工作条件溶剂型各种油类、苯类、醇类酸C、H2S0。、HCl、SCN及其它酸类碱NaOH(固体与液体碱)、其它碱类盐硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、其它盐类pH值变化范围2.6—14；长期在6～9之间温度15～42℃，一般在20-30℃之间池体液面高度距池底2-6m，一般在0.5-1m之间波动第14页/共26页佛山中油高富石油有限公司三、解决办法及建议根据工艺条件分析对设备材料的要求，主要考虑以下几个方面：第15页/共26页佛山中油高富石油有限公司

1、污水水质特性与温度、压力污水处理场处理介质是生产系统产生的污水，其中含有较多的硫化物和氯离子等腐蚀杂质，工作温度为常温或稍高于常温，工作温度一般≤35℃，压力一般为常压，最高压力≤0.6Mpa，因此选材主要考虑耐腐蚀为主，压力等级在取1.0Mpa即可。第16页/共26页佛山中油高富石油有限公司2、材质选用比较管道种类说明优缺点连接方法材料价格（以管线为例）备注规格价格碳钢管20#根据挂片检测结果在污水中腐蚀达0.5mm/a,特别是在水解酸化之后的流程，腐蚀特别是坑蚀表现较为明显，建议不采用。耐腐蚀性差，费用较低。电焊焊接DN1004.5mm81.25元/m可自行检修DN1504.5mm112.27元/m第17页/共26页佛山中油高富石油有限公司管道种类说明优缺点连接方法材料价格（以管线为例）备注规格价格不锈钢管304在污水中基本没有腐蚀，挂片在A/O池两年测量基本未发生变化。利旧时可以考虑使用。广泛应用，耐腐蚀性好，但费用高。电焊焊接DN1004.5mm410.05元/m可自行检修DN1504.5mm598.32元/m第18页/共26页佛山中油高富石油有限公司管道种类说明优缺点连接方法材料价格（以管线为例）备注规格价格聚氯乙烯管PVC管PVC化学中文名为聚氯乙烯，分子式为[―CH2―-CHCl―]n，具有优良的耐腐蚀性能，能耐多种酸碱盐溶液、有机溶剂。加工方便，成本低。综合力学性能良好。有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力。有较好的电气绝缘性能。缺点是耐热性能差。法兰连接和热风连接DN1001.0MPa59.10元/m第一次安装包工包料，以后可自己检修，但需要买焊接设备DN1501.0MPa127.20元/m第19页/共26页佛山中油高富石油有限公司聚乙烯管PE管PE化学中文名为聚已烯，分子式为nCH2=CH2→—[—CH2—CH2—CH2—CH2—]—，PE材料由于其强度高、抗腐蚀、无毒等特点，被广泛应用于给水管制造领域。因为它不会生锈，所以，是替代普通铁给水管的理想管材。给水用PE管材是传统的钢铁管材、聚氯已烯饮用水管的换代产品。PE管有以下几种：（1）LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯；（2）LLDPE：线形低密度聚乙烯；（3）MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂；（4）HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯；（5）UHMWPE：超高分子量聚乙烯；（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）；（7）乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃（如辛烯POE、环烯烃）的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH）；分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。PE管的优点：⑴连接可靠：采用热熔方式连接，强度高。⑵低温抗冲击性好：可在-60至60℃温度范围使用。⑶抗应力开裂性好。⑷耐化学腐蚀性好：HDPE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚已烯是电的绝缘体，因而不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象。⑸耐老化，使用寿命长：含有2-2.5%的均匀分布的碳黑的聚已烯管道能够在室外露天存放或使用50年，不会因蒙受紫外线辐射而伤害。⑹耐磨性好，在泥浆输送领域同钢管相比，HDPE管道具有更好的耐磨性。⑺水流阻力小：HDPE管道具有光滑的内表面，其曼宁系数为0.009。降低了管路的压力损失和输水能耗⑻材料费用较低。PE管的缺点：⑴挠性大：HDPE管道的柔性使得它容易弯曲，作为管线使用时容易“塌腰”。⑵对于环境应力(化学与机械作用)敏感，耐热老化性差，添加碳黑可有效改善其性能，但添加量因各生产厂没有统一的规范存在差异，一般添加量为百分之一到二点五。法兰连接和电熔焊接DN1001.0MPa60.70元/m第一次安装包工包料，以后可自己检修，但需要买焊接设备DN1501.0MPa127.80元/m第20页/共26页佛山中油高富石油有限公司PE管第21页/共26页佛山中油高富石油有限公司钢骨架高密度聚乙烯塑料复合管钢骨架以低碳钢丝焊接网为增强骨架，以高密度聚乙烯为基体，采用拉模成型技术连续复合而成的双面防腐耐压管道。管道内压1~5.5MPa，特别适用于高含硫的油、气、水等介质的输送，使用寿命可达50年，具有卓越的综合性能。可考虑采用。优点：强度与刚度高，各种口径的管道内压在1~5.5MPa之间；内壁光滑不结垢，粗糙度为钢管的1%，输送流体能耗低；隔热性能好；在钢骨架的约束下，膨胀性大大降低。缺点：挠度大，容易“塌腰”；费用相对高一些。法兰连接和电熔焊接DN1001.0MPa88.01元/m第一次安装包工包料，以后可自己检修，但需要买焊接设备第22页/共26页佛山中油高富石油有限公司2、解决建议根据石油化工行业经验：输送介质98％以上是污水、污泥的化工设备，介质腐蚀、冲刷、研磨等使设备极易腐蚀损坏。同一型号的污水泵，在生活水场使用10a不用更换易损件，在污水环境中运行1a，泵的机封等就因腐蚀泄漏必须