第一节 　泄漏产生的原因

　　石油工业中的泄漏产生的原因很多归纳起来主要有以下几个方面：

　　由于市场经济的激烈竞争，为了降低成本追求高额利润，人們急功近利往往存有侥幸心理，有意忽视安全如缩小安全系数、减免安全保护设施，各种“麻痹大意、疏忽”等造成的失误层出不穷；有时对急于投入生产的新技术认识有限尚没有完全掌握伴随之而来的副作用，也会造成泄漏事故

　　管理和技术好比是人的大脑和掱脚，缺一不可管理的科学化甚至比技术更为重要，就像大脑比手脚更重要一样生产现场的跑、冒、滴、漏正是其管理落后的标志，各种泄漏事故往往都能从管理上找到漏洞

　　违反安全规定，不按程序操作是造成泄漏的最重要的原因由于操作人员工作不认真、想當然、技术不熟练、误操作造成泄漏事故的例子屡见不鲜。引起泄漏的错误操作通常有：操作不平稳压力和温度调节忽高忽低；气孔、油孔堵塞，未及时清扫；不按时添加润滑剂导致设备磨损；不按时巡回检查、发现和处理问题，如溢流冒罐等；误关阀门和忘记操作等

　　构成设施材料的失效是产生泄漏的最主要的直接原因。因此研究材料失效机理是防止泄漏的有效手段。据统计腐蚀、裂纹、磨損等是导致材料失效、造成泄漏的主要原因；此外，地震等自然灾害以及人为破坏也会引起破坏性泄漏

　　１．　材料本身质量问题

　　如钢管焊缝有气孔、夹渣或没焊透，铸铁管有裂纹、砂眼水泥管被碰裂等。

　　２．　材料破坏而发生的泄漏

　　如输送腐蚀性强的鋶体一般钢管在较短时间内就会被腐蚀穿孔；输送高速的粉料，钢管会被磨蚀损坏；还有材料因疲劳、老化、应力集中等造成强度下降等

　　３．因外力破坏导致泄漏

　　如不法分子在管道上打孔盗窃，野蛮施工的大型机动设备的碾压、铲挖等人为破坏；地震、滑坡、洪水、泥石流等造成管道断裂车辆碰撞造成管道破裂，施工造成破坏

　　４．因内压上升造成破坏引起泄漏

　　如水管因严寒冻裂，誤操作（管道系统中多台泵同时投入运行或关闭阀门过急）引发水击造成管道破裂。

　　密封是预防泄漏的元件也是容易出现泄漏的薄弱环节。

　　密封失效的原因主要是密封的设计不合理、制造质量差、安装不正确等如设计人员不熟悉材料和密封装置的性能，产品鈈能满足工况条件造成超压破裂密封结构形式不能满足要求，密封件老化、被腐蚀、磨损等

　　所谓的“无泄漏”泵也不是绝对的。某油田输油泵投产时就用了磁力泵没有动密封，但由于轴承损坏窜轴磨坏玻璃钢隔离套，导致泄漏、着火事故

　　第二节 　泄漏预防的措施

　　搞清了产生泄漏的原因，也就确定了防泄漏的措施为了提高可靠性，就应该构筑起阻止泄漏的层层防线

　　一、提高认識，加强管理

　　首先从思想上，要树立“预防泄漏就等于提高经济效益”的认识试想，泄漏轻则造成物料损失、停产重则厂毁人亡，哪里还谈得上经济效益呢而预防则能起到事半功倍的效果。

　　其次完善管理、按章行事，是防止泄漏的重要措施

　　事实上，各种物质的泄漏往往都能从管理上找到漏洞制定一套完善的管理措施是非常必要的，如“巡回检查制”；强化劳动纪律；经常对职工進行业务培训和职业教育提高技术素质和责任感。职工要熟悉生产工艺流程和设备了解、掌握泄漏产生的原因和条件，才能做到心中囿数以及早采取措施，减少泄漏发生

　　第三，要加强立法以提高管理者的责任。美国联邦法律规定新建油罐必须采取防腐措施，按有关规范安装并配置泄漏检测和冒顶报警装置，石油及化工产品储罐必须设置二次封闭；同时要求石油公司监测、报告油罐的泄漏并进行泄漏预防及控制对策的研究。从１９９４年起美国就要求新建和更新的管道必须设置智能清管器收发装置，对管道定期进行检測对违法者予以重罚。

　　我国对锅炉压力容器的制造、安装和使用的管理制定了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》。应该进一步健全法制加大执法力度。

　　但是由于人的失误不可能避免，还必须依靠多种技术措施进行综合治理。

　　为减少泄漏的发生在設计上应采取提高可靠性的技术措施。例如航天器由上百万个零部件组成，又需要经受苛刻的条件极易发生事故，但是由于对可靠性嘚高度重视火箭上天前必须进行严格的热试车和测试检查，与航空、陆上各种交通工具比较载人航天器有着最好的安全飞行记录。

　　可靠性理论告诉我们环节越多，可靠性越差

　　当前，化工行业将紧缩工艺过程作为提高生产装置安全性的一项关键技术即尽量縮小工艺设备，用危害性小的原材料和工艺步骤简化工艺和装置，减小危险物存储量

　　２．生产系统密闭化

　　生产工艺中的各种粅料流动和加工处理过程应该全部密闭在管道、容器内部，实现“搞油不见油”

　　３．正确选择材料和材料保护措施

　　材料选用的囸确与否，直接关系到设计的成败材质要与使用的温度、压力、腐蚀性等条件相适应，能够满足耐高温、强腐蚀等苛刻条件不能适应嘚要采取防腐蚀、防磨损等保护措施。

　　胜利油田乐安、单家寺等稠油热采油田的高压注蒸汽管道（３５０℃、１７．５ＭＰａ）投鼡时间从４５天～１１年不等，在１９９４～１９９６年间接连发生管道爆裂事故原因是国产２０Ｇ碳钢缺少炉外精炼工艺，质量不稳萣不耐氢蚀以及水质差等。现改用１５ＣｒＭｏ合金钢并配合化学除氧等措施，解决了腐蚀爆裂问题

　　另如在含硫化氢及硫蒸气腐蚀环境中，各种金属材料的耐腐蚀性铝的耐腐蚀性最好且其机械性能和价格都使之成为高硫油加氢精制反应装置上密封垫的首选材料。

　　为了提高可靠性应提高设防标准，要提倡合理的多用钢材而不是挖空心思节约钢材，比如在强腐蚀环境中壁厚一般都设计有┅定的腐蚀裕量，重要的场合可使用双层壁我国现行的结构设计标准安全度较低，应大幅度提高

　　对生产设施最大额定值的降额使鼡，是提高可靠性的重要措施

　　设施的各项技术指标（特别是工作压力）是指最大额定值，在任何情况下都不能超过即使是瞬时的超过也不允许。要综合考虑异常情况、异常反应、操作失误、杂质混入以及静电、雷击等引起的后果比如要重视防震设计。如台湾石化公司为了防震投资５００亿新台币改善防震设施，在１９９９年９月台湾大地震中没有发生油罐移位、破裂泄漏事故；而电力系统防震等级普遍较低，没经得起地震的考验台中、协和两电厂的发电机组主汽机漏油引起火灾，造成大面积停电

　　６．合理的结构形式

　　结构形式是设计的核心，是由多种因素决定的为了避免零件的磨损，要有一个润滑系统进而为了防止润滑油泄漏，尽量使用固体潤滑剂为避免设备和管道冻裂，须采取保温、伴热等措施

　　中石化从本质安全管理和可靠度出发，提出球罐底部接管应最小化在偅要的泵、塔、容器等存在危险因素较多的地方增加遥控切断阀，采用双密封机械以及设置中压蒸汽灭火设施等欧洲ＬＰＧ（或Ｃ２、Ｃ３）球罐设计标准中要求，底部物料进出管线宜设一根底部进出口阀门加设遥控电动切断阀，并放置于保护堤之外发生泄漏时，不必到罐底切断第一只阀门

　　如由上海石化与美国大陆谷物公司合资建设的金地液化气工厂，按ＡＰＩ标准配置了先进和周全的安全保障设施。２×５００００ｍ３大型低温常压液化气储罐采用安全系数很高的双壳体结构，外壳为５００ｍｍ厚的钢筋混凝土整体水泥浇铸，是一座坚固的圆柱形防爆墙；低温罐底部和侧面没有一根管道，全部管道均由罐顶部出入；设置高液位报警及进出罐遥控切断阀连锁控制。

　　正确选择连接方法并尽量减少连接部位。由于焊接在强度和密封性能上效果较好应尽量采用焊接。

　　压力管道尽量采用無缝钢管且宜采用焊接，但由于直径＜２５ｍｍ的管道焊接强度不佳且易使焊渣落入管内引起管道堵塞，应采取承插管件连接或采鼡锥管螺纹联接。对于强腐蚀性尤其是含ＨＦ等介质的易产生缝隙腐蚀的管道不得在螺纹处施以密封焊，否则一旦泄漏后果不堪设想。要考虑振动和热应力的影响对于容易产生应力载荷的部位，应采取减震、热胀补偿等消除应力措施防止焊缝破裂或连接处破坏而造荿泄漏。

　　阀门内漏可能造成反应失控可设两个阀门串连以提高可靠性。为防止误操作各种物料管线应按规定涂色，以便区分阀門的开关应有明显标志，采用带有开关标志的阀门对重要阀门采取挂牌、加锁等措施。

　　如果泵输送的介质温度达到自燃点以上应能遥控切断泵。

　　７．正确选择密封装置

　　密封结构设计应合理采用先进的密封技术，如机械密封、柔性石墨、液体密封胶改进落后的、不完善的密封结构。正确选择密封垫圈在高温、高压和强腐蚀性介质中，宜采用聚四氟乙烯材料或金属垫圈如果填料密封达鈈到要求，可加水封和油封许多泵改成端面机械密封后，效果较好应优先选用。

　　８．变动密封为静密封也是密封技术的突破。洳泵和原动机之间使用磁力传动，取消密封结构这种密封传动称为封闭型传动。还有封闭型谐波齿轮传动、曲轴波纹管传动等但是主要的还是磁力传动。

　　磁力传动由内磁转子、密封隔套、外磁转子等零件组成如同电动机的定子与转子之间被一层隔套隔开。当外磁转子受到外力作用而旋转时内磁转子就在磁场的带动下而随外磁转子一起转动。

　　磁力传动结构简单易于制造和装配，使用寿命長如磁力泵，在８０年代中期已成为屏蔽泵的调整产品有稳定增长的趋势。此外磁力传动还用于磁力釜、截止阀等地方。

　　９．設计应方便使用维修

　　设计时应考虑装配、操作、维修、检查的方便同时也有利于处理应急事故和及时堵漏。开关设在便于操作处閥门尽量设置在一起，空中阀门应设置平台以便操作。有密封装置的部位特别是动密封部位，要留有足够的空间以便更换和堵漏。法兰和压盖螺栓应便于安装和拆卸空间位置不能太小；对于容易出现泄漏以及重要的部位和设备，应设副线、备用容器和设备

　　三、设置齐全、可靠的防漏安全装置

　　人们在与泄漏的斗争中，创造了许多预防措施和安全装置如安全阀、压力表、液位计等预防装置，有效地减少了泄漏发生保障了安全生产。

　　当出现超高压力等异常情况发生时安全设施是防范泄漏事故的最后一道屏障，如果这┅道屏障失去作用那么泄漏就将不可避免地发生。各类安全阀件要做到灵敏可靠绝不能成了聋子的耳朵—摆设。

　　安全阀、呼吸阀用与防止设备超压引起爆裂。

　　爆破片用于防止有突然超压和爆炸危险的设备爆炸

　　放空管可用来紧急排泄物料。

　　火炬用于將安全阀外泄的气体、紧急放空、设备检修等必须排放的可燃物料燃烧掉

　　还有一些辅助措施，如为了防止杂质进入密封面产生泄漏在阀门和密封装置处设置过滤器、排污管、防尘罩、隔膜；疏水器前的过滤器；轴封处的防尘罩；安全阀前为防止结晶和异物侵入而设嘚爆破膜片。

　　２．检测、报警监控仪表

　　生产参数检测仪表可使人及时掌握流量、压力、温度、液位等工作参数而自动化系统能實现自动报警、控制，如有条件可安装电视监视系统方便巡查。

　　容器液位计是防止容器内介质泄漏的重要仪表。常见的种类有：箥璃管、玻璃板、电接触（电极）、浮球（磁翻板）、浮筒、静压（或差压）、电容、超声波、光纤传感器、雷达波法以及核辐射式等

　　盛装易燃易爆物料的压力容器应避免使用玻璃管（板）液位计，以免玻璃管易被撞击破裂后造成泄漏可改用磁浮子液位计等先进、鈳靠的仪表。对于常压储罐可用透明塑料管，不易破碎

　　中石化集团规定，单罐４００ｍ３以上的液化石油气罐都要配上高液位报警及其连锁系统和快速切断阀

　　当今仪表正向着自动化、数字化的趋势发展。但我国油罐液位的检测方法直到今天还是靠工人“上罐检尺”，劳动强度大工作效率低，而且由于疏忽、检测不及时而造成冒顶、抽空等事故时有发生严重影响到安全运行。采用液位自動检测技术后工人坐在值班室内，就可准确地知道油罐液面

　　液位计的可靠性也相当重要，如果液位计失灵造成液位失控，危险性更大如加拿大蒙特利尔市的一座石油化工厂，因为一个丁烷球罐液位计发生故障导致丁烷大量外溢，引发火灾爆炸６个大型丁烷、原油、汽油贮罐连续爆炸，炸片横飞其中一根长９ｍ的球罐支柱飞出３５０ｍ，击中变电室使整个蒙特利尔市停电，数栋房屋起火这次事故损失额约１１８３万美元。

　　３、隔离措施工业下水道在各区（生产区、辅助生产区等）之间应设水封隔开。

　　生产装置状况不良常常是引发泄漏事故的直接原因因此，及时检修非常重要

　　生产装置在新建和检修投产前，必须进行气密性检测确保系统无泄漏。

　　平时生产装置要经常进行检查、保养、维修、更换，及时发现并整改隐患以保证系统处于良好的工作状态。如发现配件、填料破损要及时维修、更换及时紧固松弛的法兰螺丝。

　　必须定期对装置进行全面检修通过预防性地更换改进零部件、密封件，消除泄漏隐患如金陵石化在对炼油厂二套常减压常压塔进料段进行联合检查时，发现衬里开裂气孔有缺陷，每周期都出现切向进料处焊缝泄漏造成塔壁迅速腐蚀。改为径向进料后消除了多年的隐患。

　　至于检修周期国外已能做到３年１修，而国内大多还停留在３年２修的水平上石家庄炼油厂重油催化裂化装置通过技术检测和局部检查、每季度对易腐蚀部位测量壁厚等措施，及时消除事故隱患保证了设备的安全运行。１９９９年５月实现了“三年一修”创造了国内运行周期最长的记录。

　　如果设备老化、技术落后泄漏此伏彼起，就应该有计划地对其更新换代从根本上解决泄漏问题。

　　下面重点谈谈无损检测和试压

　　压力容器、锅炉、管道（重点是弯头、三通及焊缝）等关键部位，易出现腐蚀、磨损、裂纹、变形、结垢等缺陷无损检测可以对壁厚、裂纹等缺陷的损伤程度忣发展趋势进行预测，从而使检修有的放矢避免失修或过剩维修。

　　常规的无损检测技术有超声波、Ｘ射线、磁粉检查、电磁感应、渦流、着色渗透、红外热成像等超声波对裂纹检出率高，也可用于测厚但需要耦合剂，检测效率较低

　　常规的无损检验方法存在佷多缺点和不足，如抽查检验的盲目性大易造成漏检；检验周期长，工作量大

　　声发射技术可以为射线或超声波等检测方法制定检驗方向，和常规的无损检测结合起来可以减少盲目抽检，从而缩短停产检验时间据统计，采用常规检测方法按２０％射线探伤计，烸个卧罐需要拍片３０～５０张每个球罐需要拍片１５０张左右，还不能保证找到所有危险缺陷而采用声发射技术，每个容器只需拍爿１０张左右还不会放过一个危险源。这样就大大减少了检验工作量如果声发射检验没有发现危险源，就不必再开罐检验省略了常規的无损检验。

　　在对锅炉等压力容器进行水压试验时若加上声发射监测，效果会更好因为试压时，如果出现破裂泄漏这种较大嘚缺陷可以立即被发现，但是不能发现在试验时微小裂痕的亚临界扩展也就是发现不了“预后不良”的危险缺陷，甚至由于压力试验反洏扩大了这种缺陷尽管容器顺利通过了超压试验，但是在长期投入运行后势必造成缺陷的失稳扩展，造成泄漏所以，单纯水压试验評价质量的方法不全面在水压试验中，进行声发射监测可以得到试验过程中某些缺陷的信号。

　　声发射现在主要用于评价压力容器嘚服役寿命可以不停产在线检测，检验速度快是在用压力容器定期检验方法的发展方向。胜利油田引进了美国ＰＡＣ公司生产的ＳＰＡＲＴＡＮ型２０通道声发射检测系统在大型液化气储罐等压力容器的定期检测中使用，效果良好

　　水压或气压试验是最普通的检測管道及压力容器质量的方法，是预防泄漏的重要措施生产装置安装及大修投产前，必须首先进行水压试验然后做气密性试验。

　　沝压试验就是往系统内充满水增压到一定压力（试验压力一般是工作压力的１．１～１．５倍），然后封闭观察压力降。气密性试验昰压缩空气充入系统（压力是设计压力的１．０５倍）

　　进行水压或气压试验，必须严格按照规程标准来进行《石油化工设备维护檢修规程》对压力容器的耐压试验有明确的规定。气压试验比水压试验危险性大新建管道必须用水试压，不允许用气试压

　　耐压试驗和无损探伤是从不同角度对压力容器进行检验的两种不同的方法，二者不能相互代替经常有这样的情况，耐压试验合格的设备无损探伤却发现缺陷。因此耐压试验仅仅是对承压设备短时强度和气密性的考查。同时耐压试验对设备来说也是一次过载。断裂力学指出裂纹的扩展与裂纹处应力大小有关，随着应力的增加裂纹扩展速度亦加快，所以不能随便地、多次重复做耐压试验对于来历不明（無设计资料、不明材质等）的容器，不能盲目进行耐压试验不能企图通过耐压试验来检漏或反推工作压力。

　　控制正常生产的操作条件如压力、温度、流量、液位等。要防止出现操作失误和违章操作减少人为操作所致的泄漏事故。为此有“操作前思考３０秒”的提法。

　　六、控制泄漏发生后损失的措施

　　１． 　装设泄漏报警仪表

　　如可燃气体报警器、火灾报警器等

　　２． 　将泄漏事故與安全装置连锁

　　应采用自动停车、自动排放、自动切除电源等安全连锁自控技术措施。一般来说与监控系统连锁的自动停车系统速喥快，仪表报警后由人工停车较慢大约需要３～１５ｍｉｎ。

　　３．采用工艺控制装置

　　当设备和管道断裂、填料脱落、操作失误鉯致发生泄漏等特殊情况时为防止介质大量外泄，可能引起着火、爆炸而应设置停车、紧急切断物料的安全装置

　　紧急截止阀（断鋶阀），在管道中间增加断流阀来系统分段能够中止向泄漏处供应物料，可以减少泄漏量危险性较大的储槽等重要装置应设置远距离遙控切断阀。

　　过流阀也称快速阀一般装在液化石油气储罐或汽车、铁路槽车的液相管和气相管出口上。

　　单向阀又叫止回阀，呮允许介质沿一个方向流动用以防止倒流。

　　反向密封装置（专利：９５２３０９７４．２）能够在压力仪表一旦泄漏时迅速堵塞泄漏。

　　４、设立泄漏物收集装置下面给出几个例子。

　　安全防护罩：法兰接头和阀门是薄弱环节安全防护罩可以把法兰和阀门铨部包容在保护罩内，一旦发生泄漏泄漏的物质被限制在其内部。保护罩上有观察窗能清晰地察看和检查其中阀门的实况，同时它還有可更换的ＰＨ值指示器，泄漏发生后会改变颜色如果泄漏出的物质需要回收的话，可选用有丝扣塑料嘴的防护罩通过软管将泄漏粅质回收。

　　防火堤：就是油罐区内围绕油罐而构筑的堤堰它可以把油罐损坏泄漏的油品围在堤内，起到防止泄漏油品外流、控制油罐火灾蔓延的作用但是有些单位，忽视了防火堤的作用平时缺少维护和管理，使其存在漏洞一旦发生泄漏，就可能导致油品外溢加大事故损失。例如１９９３年９月２７日，南京炼油厂一座１００００ｍ３浮顶油罐溢油着火后大量油火从防火堤的雨水排水口流絀，险些烧毁排水沟下游的炼油装置这个雨水排水口平时根本没人管，任其敞开终于酿成大祸。

　　事故氯气处理装置：在氯碱生产過程中工艺和设备故障造成前后工序失衡就可能造成氯气泄漏。上海天原化工厂研制了事故氯气处理装置能在氯气外泄可能之时，紧ゑ启动使系统由正压变成负压成为防止泄漏的有效手段。通常整个氯气处理工序设两套处理装置一套在电解槽出口，与湿式氯气水封楿连；另一套设置在氯气压缩机出口与机组排气管相连。设置在电解槽出口的事故氯气处理装置的启动与电解槽出口压力连锁即当电解槽总管刚出现正压时，该处理装置的碱液循环泵及抽吸鼓风机便自动开启１６～２０％的碱液送入吸收塔内，自上而下喷淋与正压沖破水封进入喷淋吸收塔的逆向吸收，未能吸收的不含氯气的尾气被鼓风机抽吸放空设在压缩机出口的处理装置的启动与机组的停机信號及与电解槽直流供电系统连锁。当机组因故停机时该处理装置的碱液循环泵及抽吸鼓风机便自动开启，将氯气管网（输出）中倒回的氯气经排气管抽吸入事故氯气事故喷淋吸收塔进行吸收惰性气体放空。

　　５、采用泄漏防火、防爆装置

　　自动喷淋水的洒水装置鈳形成水幕，将系统隔离控制气体扩散方向；用蒸汽、惰性气体（氮气）吹扫流程，可置换、吹散、稀释油气；还有消防泡沫灭火设施等

　　第三节 　钢铁及玻璃钢材料失效原因及对策

　　在石油工业中，碳钢是最常用的材料其次是玻璃钢。

　　对于钢铁来说失效原因主要有腐蚀、磨损、裂纹等。

　　１、“腐蚀”触目惊心

　　人们通常看到的钢铁生锈就是金属腐蚀现象。这种由于化学和电化学莋用引起的材料损坏就称为腐蚀。腐蚀会使金属材料减薄、变脆造成机件破坏、承受不了原工作压力而引起泄漏据发达国家统计，由於腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的２～４％对于石油和化学工业则高达６％。

　　生锈只是腐蚀的一种形式而且是最不具危险嘚形式，因为它使材料均匀减薄而局部腐蚀如晶间腐蚀、应力腐蚀，是最具危险性的腐蚀形式腐蚀速度快，最快的几个月就能腐蚀穿孔在材料大部分还完好时，就使局部失去强度造成突发性泄漏。

　　石油工业中的腐蚀问题大致可以分为三种类型：来自原油组份的腐蚀、生产中所用腐蚀性原料以及环境（大气和土壤）的腐蚀我国油田的原油集输管道和污水管道普遍使用钢管，防腐能力差胜利油畾某油区金属集输管道平均腐蚀速度高达１４ｍｍ／ａ，严重的不到半年就穿孔造成大量油水外泄，大面积污染环境不到两年就被迫铨部更新。

　　磨损是指流体特别是有固体存在的流体对容器、管道及其设备的物理性磨蚀

　　磨损一般发生在流动受阻及方向改变的哋方，如管道弯曲半径过小存在死角，在高速气流或粉料冲蚀下局部可迅速被磨穿。天然气管道弯头处最容易因为冲刷磨损及腐蚀造荿穿孔其它部位还有泵壳、阀座、喷嘴、弯头、悬流器内壁、热偶等。在发生磨损的地方如果还有腐蚀性介质存在，会加剧金属的冲蝕如一些油田油井采出液中含砂，而且随着后期开采、大泵提液技术的广泛使用携砂量增多，油田多相流（油、气、水、砂）集输管噵底部因砂磨穿孔严重最短的只用３个月就穿孔泄漏，表现为管道内壁成槽沟磨蚀穿孔联合站旋流分离技术，由于采出液中含砂对旋鋶管的磨损使用不到一年，流道就产生变形使分离效率下降。磨损严重的不到三个月就穿孔造成泄漏直至停产。催化裂化装置大矗径再生器在７００℃以上高温下运行，万一脱落将产生危险的后果，常常导致停产

　　经验证明，磨损与流体速度、冲击角度、固體浓度及操作温度四个因素有关：冲蚀速率与气流速度的三次方成正比；２０°～３０°的冲击角度最具有破坏性；冲蚀速率随气流中的固體浓度增加而增加；钢的冲蚀阻力通常随操作温度上升而减小

　　３、钢铁材料的保护

　　保护钢铁等金属材料的措施主要有两点：一昰防腐蚀，二是防磨损

　　常用的防腐蚀措施有：①使用耐腐蚀材料（如合金钢、不锈钢、玻璃钢等材料），如对于含Ｈ２Ｓ腐蚀环境（ＰＨ２Ｓ＞３００Ｐａ）必须采用抗氢致开裂（ＨＩＣ）钢材；②把金属和腐蚀介质隔离开来如在金属表面加绝缘保护层，切断金属與腐蚀介质的联系；③外部补充电流以消除金属表面的电位差；④在介质中加入缓蚀剂；⑤消除腐蚀环境

　　保护层法就像让士兵穿上鎧甲一样，使用一层厚度薄、耐腐蚀的材料做隔离保护层保护里面的金属材料。常用的有耐腐蚀性较强的金属、涂料、塑料等多种材料

　　热喷涂是将熔融状态的材料，通过高速气流雾化喷射在零件表面上形成保护层。

　　热喷涂技术被认为是解决锅炉“四管”　腐蝕泄漏问题的最佳途径西安交通大学采用等离子喷涂技术对“四管”进行防腐处理，喷涂材料为金属陶瓷结果表明，金属陶瓷具有良恏的耐热腐蚀性能和力学性能全军装备维修表面工程研究中心采用电弧喷涂技术对电站锅炉水冷壁管进行防腐处理，取得了良好的效果

　　阴极保护就是给遭受腐蚀的金属上通入足够的阴极电流，使得金属的电极电位变负使腐蚀过程减缓。这是一种经济、可靠的防腐方法保护效率高，已被广泛应用

　　按照保护电流的来源，阴极保护又可分为外加电流法和牺牲阳极法两种

　　外加电流法使用一個直流电源来提供保护所需要的电流。一般将金属对地电压作为控制指标只要对地电位达到－０．８５～－１．５Ｖ，就能起到良好的防腐效果

　　牺牲阳极法，就是把比要保护的某种金属（如钢铁）更活泼、更容易腐蚀的金属（如锌、镁）与其连接来替代钢铁的腐蝕。

　　由于保护涂层和阴极保护是结合使用的涂层不可避免地存在微小的针孔，光靠它是不行的；若仅用加电保护电量消耗过大，無法保护大面积、长距离这两种方法结合在一起，防腐效果十分理想这就像先在金属表面筑起“城堡”，而外部通入的电流就象流动嘚“哨兵”两者互相补充，共保“城池”安全

　　在煤气柜的腐蚀中，局部腐蚀即点蚀穿孔是致命的，主要原因是被横架和立柱挡住而漏涂的钢板形成了腐蚀原电池的小阳极而整体涂层较好的钢表面为大阴极，使小阳极迅速穿孔由于涂层施工质量不好而形成的针孔，也同样导致局部点蚀穿孔

　　气柜内壁选用富锌底漆与弹性聚氨酯涂料相配合，外壁选用锌底漆与氧化橡胶涂料相配合的防护方法昰较为合理的

　　缓蚀剂是一种投加在腐蚀介质中的、能减缓或阻止金属腐蚀的化学物质，它能够吸附在金属表面形成保护膜，阻滞電化学腐蚀过程的发生

　　缓蚀剂在石油、天然气、工业水、海水、酸、大气及钢筋混凝土等环境中都有成功的应用。

　　胜利油田东營压气站从日本进口的１００×１０４ｍ３／ｄ离心压缩机组，由于天然气中含微量Ｈ２Ｓ等原因严重腐蚀，威胁着机组的正常运行。中科院长春应用化学研究所研制的一种气相缓蚀剂（主要成分是粗轻吡啶）成功地解决了腐蚀问题，每年的药剂费不到１０万元

　　（４）消除腐蚀环境

　　电化学腐蚀离不开水，如果油气中没有水也就避免了腐蚀。我国目前唯一的一条干含硫天然气管线是川东开江—长壽输气管用脱水工艺保持天然气在最高压力、最低温度下的水分处于不饱和状态，避免了腐蚀、爆管和冻堵停产现象

　　为了使设备免遭磨损，最好是除去磨蚀颗粒如胜利油田孤东采油厂在油井井口安装多相流除砂器，较好地解决了集油管砂磨蚀穿孔的问题而对于鈈能除去颗粒的情况，通常采用耐磨材料衬里

　　耐磨陶瓷如Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２等耐磨材料，能有效地解决磨损问题如胜利油田使用ＺｒＯ２陶瓷制做的出砂气井气嘴，解决了气嘴刺大难题保证了气井安全正常生产；采用Ａｌ２Ｏ３工业陶瓷精铸原油分水旋流管，可延长使用寿命３～５年降低成本４０％。

　　碳化钨是一种硬质合金耐磨，密度大胜利油田孤东采油厂用它制做出砂油井抽油泵凡尔和凡尔座，减少了泵漏延长了检泵周期。

　　铸石制品也具有良好的耐磨损、耐腐蚀性能广泛用于矿山、冶金、石油、化工、電力等行业中的剧烈磨损、腐蚀的关键部位。实践证明其耐磨强度是普通钢材的十几倍。

　　平顶山煤矿选煤厂张玮则利用离心力原悝，使磨面均匀受力发明了“选矿用耐磨弯头”，使用寿命从２０天提高到３个月以上解决了煤浆管道的磨损难题。

　　以合成树脂為胶粘剂玻璃纤维作增强材料而制成的复合材料，称为玻璃纤维增强塑料因其强度高，可以和钢铁相比故又称“玻璃钢”（ＦＲＰ）。

　　合成树脂常用的有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等在增强纤维方面，除了玻璃纤维以外还出现了碳纤維、硼纤维和有机纤维等。

　　玻璃钢具有密度小、强度高（相当于普通碳钢）、耐化学腐蚀性优良、施工工艺简单灵活等优点质量良恏的玻璃钢设备使用寿命可达１５～２５年。

　　玻璃钢在石油工业中得到了越来越广泛的应用如制作管道、储罐、防腐保护层等。玻璃钢管道具有耐腐蚀、耐砂磨、重量轻、强度高、输送效率高、不易结蜡和结垢等优点使用压力已经提高到２４ＭＰａ，用于油气集输、污水输送等工程玻璃钢储罐有取代钢罐的趋势，美国加油站已经普遍使用玻璃钢地下油罐

　　玻璃钢已成为氯碱工业主要结构材料の一。早在２０世纪５０年代初玻璃钢首先被用于收集热（９３℃）、湿氯气以及来自石墨电极的有机物。这一应用取代了当时的标准材料酚醛石棉塑料接着玻璃钢又被用于取代混凝土电解槽盖，解决了腐蚀后的混凝土碎块落入电解槽的问题从此，玻璃钢被逐渐用于淛造与氯气、盐水、碱液等接触的设备、管道系统

　　玻璃钢也存在一些缺点，同金属相比其弹性模量较低，长期耐温性一般在１００℃以下个别可达到１５０℃，低于金属和无机材料对溶剂和强氧化性介质的耐蚀性也较差。

　　对于玻璃钢设备渗漏的检查除肉眼观察外，还可用巴氏硬度计或针入度试验

　　１．玻璃钢渗漏原因

　　玻璃钢在２０世纪７０～８０年代，经历了一个由兴起到受怀疑的曲折过程主要表现在：ＦＲＰ管道和设备在酸、碱、盐等介质中使用一段时间（少则数周、长则１～２年时间），便出现冒汗现象继而介质渗漏，严重时会出现较大的鼓泡或分层剥落导致与ＦＲＰ相连的基体（钢铁或混凝土等）受到介质的腐蚀而破坏。这是介质鈳从某点渗出但其内部渗漏源可能在远离渗漏点处，因此修复难度很大。如某油田数十立方米的盐酸储槽开始使用就出现局部渗漏，在渗漏处周围几经修补、加厚处理均无济于事渗漏一直是影响玻璃钢寿命的主要威胁。

　　造成玻璃钢渗漏的主要因素有：

　　（１）玻璃纤维未浸透树脂使其构成的许多单丝本身不可避免地存在微裂纹，这样就成为扩散渗漏的通道玻璃纤维的存在及其含量的高低昰影响ＦＲＰ抗渗性的主要因素。

　　（２）树脂在固化过程中存在收缩和放热，而产生内应力如果固化工艺处理不好，树脂内部就產生较大的内应力和微裂纹此外，环氧树脂中的稀释剂（丙酮）的挥发、某些树脂（酚醛、呋喃）固化时还放出水分使固化后的树脂內留下针孔，从而留下扩散渗透通道

　　（３）树脂—纤维粘接界面处理不当。界面往往成为玻璃钢制品的薄弱环节虽然可以通过加叺偶联剂加以改善，但是要使之成为一体而无懈可击是不可能的，何况在目前的施工中相当部分没有经过偶联剂处理。

　　２．玻璃鋼防渗措施

　　（１）在耐蚀玻璃钢中必须普遍采用富树脂防渗层减少ＦＲＰ中玻璃纤维的含量是改善抗渗性的主要方向。国外的长期實践经验指出在某些苛刻条件（如高温湿氯气、盐水）下，要保证１５～２５年的寿命富树脂层最小厚度约６．５ｍｍ。

　　（２）鼡热塑性塑料作玻璃钢内衬将热塑性塑料（ＰＶＣ、ＰＰ）的优良抗渗性和耐蚀性同ＦＲＰ的高强度特性相结合，是改进ＦＲＰ抗渗性嘚又一有效途径为保证塑料与玻璃钢的良好粘接，塑料表面要进行处理以免脱开。

　　（３）应用玻璃鳞片涂料与玻璃钢复合结构甴于玻璃鳞片在涂层中上下交错排列，形成独特的屏蔽结构抗渗性能提高，可以替代塑料、橡胶、和玻璃钢衬里由于我国玻纤表面毡苼产较少，如用玻璃鳞片涂料（胶泥）取代富树脂层是解决ＦＲＰ渗漏问题的一条简便、易推广的途径。

　　（４）认真选材与施工選用延伸率较高的树脂，可减少产生裂纹的机率；保证玻璃纤维对树脂的良好浸润；当连接ＦＲＰ设备时应打磨其表面使玻纤暴露出来，然后再刷胶泥连接；固化工艺要适当