含油污水金属管道腐蚀原因探究范文

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《工业用水与废水杂志》2014年第四期

1造成腐蚀的原因分析

炼化污水成分复杂，腐蚀性较强，可能造成金属管道及设备腐蚀的原因很多，包括酸性腐蚀、氧腐蚀、氯离子腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀、焊接腐蚀等。根据腐蚀的情况，结合现场实测数据，对管道及设备腐蚀作出分析。

1．1污水水质分析2012年对部分污水水质进行了采样分析。污水水质分析项目和指标如表1所示。

1.2外排污水管道和流砂过滤器管道腐蚀原因分析

从表1可以看出，污水pH值适中，污水中氯离子含量较低，碳钢管材可以耐受，而监测池外排区和回用区的溶解氧和细菌数较高。分析外排污水管道和流砂过滤器管道腐蚀的原因，主要在于污水中残留和滋生的微生物———铁细菌和硫酸盐还原菌（SRB）促进作用下产生的氧的电化学腐蚀。

1．2．1溶解氧的腐蚀为节省投资，广西石化公司外排污水监测池与回用污水提升水池合建在一个大池子内，回用区的过剩污水采用溢流堰跌落进外排污水监测池（如图5所示）；另外，在运行中当外排污水水质较差时，采取将外排污水全部或部分经过砂滤处理后再回流到监测池的措施，以保证污水达标排放，而该回流管线出水口位于水面上，靠近外排污水泵吸入口。由于水流的搅动作用，提高了污水中溶解氧的浓度，监测外排泵吸入口处溶解氧的质量浓度通常在1．5mg／L左右。溶解氧对碳钢管道的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成腐蚀电池，铁是阳极，遭到腐蚀，氧为阴极，进行还原。水中溶解氧浓度越高，碳钢的腐蚀速率越高。这正可以解释污水外排管线的泄漏点全部出现在距泵出口1．6km以内，且沿污水流向递减分布的现象。

1．2．2铁细菌的影响污水场在正常生产时共有3个工序需要加入三氯化铁混凝剂净化污水，通常加药总量控制在70mg／L左右，而高密度澄清池出水即回用的砂滤进水中铁离子的平均质量浓度仅为0．57mg／L，说明加入的大量的铁离子都已参与了污水的物理、化学和生物反应。由于污水中仍含有铁离子，且pH值较低，通常在6．5～7．5之间，给铁细菌的生长创造了良好的生存环境，尤其是在A／O生化池内条件更好，会造成铁细菌大量繁殖。由于外排污水没有考虑控制细菌总数，未设杀菌设施，所以在外排污水中必然含有较多的微生物。采样检测结果也表明铁细菌的数量较多（如表1所示）。铁细菌是一种好氧异养菌，但在溶解氧的质量浓度小于0．5mg／L的系统中也能生长。它偏好铁质较多的酸环境，以碳酸盐为碳源：4FeCO3＋O2＋6H2O→4Fe（OH）3＋4CO2＋能量［3］，反应产生的能量和高浓度铁维持其能量代谢，适宜生长的pH值为6～8。它能氧化溶解于水中的氢氧化亚铁、碳酸亚铁等使之以红棕色粘性物（Fe2O3•xH2O）沉积下来，更促使在阳极附近形成氢氧化铁和铁锈的沉淀膜。当这种沉淀膜进一步增大时，将妨碍氧进入，所以沉淀膜下方因缺氧而成为阳极，而沉淀膜周围的金属则变成了阴极，形成氧的浓差电池，加剧了腐蚀的进行，同时还为SRB提供极为有利的生长条件［6］。在污水外排管道和流砂过滤器进水管道内壁可见大量的暗褐色或黑褐色的锈瘤。挖开锈瘤可见到一个个凹坑，腐蚀继续进行下去，可造成金属穿孔。2012年9月底对外排污水管道中的锈瘤样品进行了分析，其中铁占68％，由此可证明锈瘤主要是由于铁细菌腐蚀管道所致。

1．2．3SRB的影响检测出外排管道垢样中硫占了1％，而监测流砂过滤器进水中的硫酸根离子的质量浓度为76mg／L。管道中由于氧气不充足，适宜的温度、pH值和由于铁细菌和其它杂质影响形成的锈瘤等沉积物较多，给SRB的生长提供了良好的生长环境。SRB是一种厌氧菌，能利用硫酸盐或者其它氧化态硫化物作为电子受体异化有机物质。在厌氧环境下，硫酸盐会在SRB作用下产生H2S，H2S能严重腐蚀处理设施和排水管道。

1．3监测池污水提升泵的腐蚀原因分析监测池污水提升泵及其出口阀门、管线腐蚀非常严重，分析其原因主要是由于气蚀所造成。如前所述监测池中的污水含有较高浓度的溶解氧，当叶轮叶片入口附近的压力小于液体输送温度下的饱和蒸气压力时，液体就会气化，溶解在液体内的气体逸出，形成许多气泡而产生严重的气蚀现象，造成金属表面因冲击疲劳而剥裂。同时含有较多氧气的气泡还会形成热电偶，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏。另外外排污水泵采用了自吸式水泵，由于污水池较深，最低停泵液位设置较低，也容易导致气蚀的发生。

2对策

目前，污水场出现严重腐蚀情况的部位集中在监测池外排污水管道、回用水提升泵和流砂过滤器区域，而在污水处理单元和回用水其它单元尚未发现腐蚀情况。原因是对流砂过滤器等撬装设备、界区外管道和一些防腐相关的细节考虑和要求不够，而对污水处理单元的设备和管线充分考虑了污水及化学药剂的腐蚀性，在选材上大量使用了PE、不锈钢以及UPVC等耐腐蚀材料。通常控制金属材料的腐蚀主要从合理设计，正确选用金属材料，改变腐蚀环境，采用耐腐蚀覆盖层，电化学保护，采用非金属材料等方面着手。针对污水场生产运行现状，采取了如下补救措施和防治对策：（1）对外排污水管道分段打开检查腐蚀情况和测量厚度，对腐蚀严重的部分管段进行维修，碳钢管内壁做防腐处理。对外排污水管线在上管廊前的410m埋地段采用HDPE内穿插修复。（2）针对污水外排泵出口阀门和出口短接以及回用水装置阀门的腐蚀问题，升级阀内件材质，采用衬塑、衬四氟等隔离层。（3）对流砂过滤器内部进行了重新打磨和喷涂高强度防腐涂层，将其撬装碳钢管线全部更换为HDPE管。（4）将砂滤回流管线移位到监测池入口端，出水口延伸到池子底部，在回用区与外排监测池相连的溢流堰上开些平衡孔，适当提高监测池运行水位，以减少污水中溶解氧的含量。（5）对监测池污水提升泵的气蚀余量进行核算，调整停泵液位，叶轮材质升级为耐腐蚀的316不锈钢。（6）提高外排污水的pH值，尽可能控制在8．3～9．0之间，以抑制铁细菌的生长。（7）向污水监测池中冲击式投加次氯酸钠，使菌群数量控制在1000个／L。

3效果

2013年按照上述对策和措施进行了改造，通过一年的运行和监测，外排污水监测池中的溶解氧的质量浓度基本控制在0．5mg／L以下，水中的细菌总数控制在1000个／L以下，并且铁细菌数量不超过200个／L，经过材质升级的水泵叶轮、泵轴和阀门等没有再出现腐蚀现象，设备完好；流砂过滤器重新防腐和更换管线后效果非常明显，漏点基本消除；外排污水管线埋地段采用HDPE内穿插修复后未再发现新漏点，管廊上仅进行维修和简单防腐处理的管道仍有新漏点产生，但出现频率大幅减缓，公司已委托设计单位重新设计铺设一条HDPE管道，准备分段实施。

4结语

（1）通过对相关水质数据、垢样成分和腐蚀类型的分析，证明在污水场中存在铁细菌、SRB和溶解氧的腐蚀。（2）对于管道及设备腐蚀的防治，设计时应考虑采用耐腐蚀的材质；对于易腐蚀的泵，应选用抗磨损的材质，或对叶轮和泵轴等易损件采用耐腐蚀涂层处理；在水泵吸入水池设计时应选用浸没式进水方式，适当增大池容，以减轻溶解氧的腐蚀；在易腐蚀管道及设备前端投加杀菌剂以有效杀灭铁细菌及SRB，减轻后续管道及设备的腐蚀。

作者：陶文杰单位：中国石油广西石化公司