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1、降低西 1 集气站分离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2012 年 4 月2012 年度国家工程建设（勘察设计）优秀 QC 成果申报资料目 录1 小组简介 .12 活动计划 .13 选择课题（P 阶段） .24 设定目标（P 阶段） .45 目标可行性分析（P 阶段） .46 分析原因（P 阶段） .77 确定要因（P 阶段） .98 制定对策（P 阶段） .159 对策实施（D 阶段） .1510 效果检查（C 阶段） .2411 巩固措施（A 阶段） .2712 总结和下一步打算（A 阶段） .2811 小组简介表 1-1 小组基
2、本情况表小组名称 设备防腐 QC 小组 注册编号 2011-063课题名称 降低西 1集气站分离器积液包腐蚀速 率 成立时间 2011.03课题类型 现场型 活动时间 2011.03-2011.11指导老师 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 研究生 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 技术指导、方案审查3 孙银娟 29 组员 研究生 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
3、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 技术指导、分析实施8 乔玉龙 31 组员 本科 工程师 分析实施2 活动计划为保证本次活动的顺利开展，小组严格按照 QC 活动的P、D、C、A 活动程序制定了活动计划，根据活动内容和工作进度安排，商讨确定了计划完成的具体时间，并指定了专项负责人。小组活动日程推进计划见表 2-1。2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标目标可行性分析原因分析要因确认制定对策对策实施效果检查成果巩固回顾总结注： 表示计划进度
4、表示实际进度3 选择课题（P 阶段）双筒式天然气分离器是进行天然气气液两相分离的专用设备，主要用在气田集气站以除去天然气中的游离水及杂质。3图 3-1 双筒式分离器靖边气田于 1997 年 9 月建成投产，是长庆气田投产最早的气田，酸气含量、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（H 2S） 、二氧化碳（CO 2）等酸性气体、矿化度水及部分机械杂质对分离器的腐蚀、冲刷作用，致使投产较早的 13 座集气站分离器腐蚀状况日益严重，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 0.22
5、4mm/a，严重影响气田安全生产。钢质管道内腐蚀控制规范GB/T 23258-2009，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级别项目低 中 较重 严重平均腐蚀速率/（mm/a）0.025 0.0250.12 0.130.25 0.25点蚀速率/（mm/a） 0.13 0.130.20 0.210.38 0.384由表 3-1 可以判定，靖边气田西 1 集气站分离器积液包的腐蚀情况达到了较重或严重级别，重影响集气站分离器的安全运行。4 设定目标（P 阶段）目标：积液包腐蚀速率由 0.224mm/a 降至 0.12 mm/a（GB/T2
6、3258 规定的中等腐蚀级别）以下，见图 4-1。00.050.10.150.20.25现 状 目 标低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低图 4-1 工作目标设定GB/T23258-2009 规定现状当输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 集气站分离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，会造成分离器腐蚀穿孔，影响集气站安全生产。小组选题 降低西 1集气站分离器积液包腐蚀速率0.2240.12腐蚀速率（mm/a）55 目标可行性分析（P
7、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）进行了壁厚检测，见图 5-1。图 5-1 分离器积液包壁厚检测示意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，则平均腐蚀速率（mm/a）(原始壁厚平均壁厚)/工作时间 。5.2 西 1 站腐蚀速率计算2011 年 4 月初，小组成员选择了 H2S 和产水量相对较高的西 1 站分离器积液包进行了壁厚检测，西 1 站分离器于 2000 年 12 月投产，原始壁厚为 16mm，工
8、作时间约为 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 站分离器积液包壁厚检测结果表1236950cm分离包积液包6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 14.3 0.17右侧壁 14.21;13.62;14.47 ;14.24;14.15; 13.6; 13.4 ;13.67 13.92 0.21底部 13.15;13.14;13.21 ;12.87;13.25;12.94;
9、 12.60 ;12.93 13.04 0.296左侧壁 14.10;13.73;14.22;14.44;13.73;13.50;13.30; 13.52 13.8 0.22表 5-2 西 1 站分离器积液包腐蚀速率检测部位腐蚀速率顶部 右侧壁 底部 左侧壁积液包平均腐蚀速率（mm/a） 0.17 0.21 0.296 0.22 0.224700.050.10.150.20.250.3腐 蚀 速 率（ mm/a）顶 部 右 侧 壁 底 部 左 侧 壁图 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
10、部位，而顶部腐蚀相对较弱。从积液包日常运行情况看，底部长期处于积水状态；侧面为水、气两相状态，液位随生产情况而变化；顶部主要处于气相。由此可见，积液包内污水的腐蚀是导致集气站分离器积液包腐蚀速率高的关键症结。根据规范规定，如果我们重点对分离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标具有可行性。 主要腐蚀8图 5-3 西 1 站分离器积
11、液包底部腐蚀形貌图6 分析原因（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行原因分析，并找出导致积液包腐蚀速率高的 5 条末端因素，见图 6-1。9污水矿化度含量高（Ca 2+浓度高）存在硫酸盐还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形成点蚀、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、存在硫酸盐还原菌；4、污水矿化度含量高（Ca 2+浓度高）
12、 ；5、水中氯根含量高。末端因素107 确定要因（P 阶段）针对以上 5 条末端因素，小组成员根据现场测试、验证，考虑所有末端因素逐一论证分析，制定要因确认计划表，找出主要原因。表 7-1 要因确认计划表序号 末端因素 确认内容 确认方法 确认标准 责任人 时间1原料气中含有H 2S/CO2等酸性气体原料气中是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2011.4.62 原料气中含有机械杂质机械杂质是否有相对运动现场验证机械杂质与金属表面无相对运动乔玉龙成杰孙银娟2011.4.123 存在硫酸盐 还原菌是否含有硫酸盐还原菌现场测试 灼烧后腐蚀产物重量减少5% 乔玉龙孙
13、芳萍 2011.4.174 污水矿化度 含量高污水中矿化度含量是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2011.4.215 水中氯根含量高水中氯根含量是否加速腐蚀现场测试现场分析氯根含量1000 mg/L，不会加速形成点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀吕江成杰孙芳萍2011.4.26小组成员分工，到现场对所有末端因素逐一确认。7.1 原料气中含有 H2S/CO2等酸性气体11原料气中含有 H2S/CO2等酸性气体，溶于水后形成 H2S 和H2CO3，其化学过程为：CO2 + H2O = H2CO3H + + HCO3-H2S = S2- + 2H+对分离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 分离器内腐蚀产物小组成员通过对腐蚀产物进行 X 射线衍射（XRD） ，分析其衍射图谱，测定西 1 站分离器腐蚀产物成分，判定是否含有 H2S/CO2等酸性气体。12图 7-2 西 1 站分离器腐蚀产物 XRD 图谱表 7-2 西 1 站分离器腐蚀产物
