生產(chǎn)分離器是一種體積大、質(zhì)量較重的大型壓力容器，是油田油氣凈化生產(chǎn)過程中油處理系統(tǒng)必備的設(shè)施，主要功能是對井口來液進(jìn)行油氣水的三相分離，其中分離合格的原油外輸，污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，氣進(jìn)入氣處理系統(tǒng)。某沙漠油田的2臺生產(chǎn)分離器在上次檢驗(yàn)合格使用5年后，2017年停產(chǎn)檢修期間，容器開罐清淤及噴砂除銹后發(fā)現(xiàn)罐內(nèi)底部存在大量腐蝕坑分布，腐蝕情況比較嚴(yán)重。

為了進(jìn)一步控制油田油氣凈化生產(chǎn)過程中油處理系統(tǒng)相關(guān)容器的腐蝕，為今后的安全生產(chǎn)制定有針對性的預(yù)防措施，本文通過對這2臺生產(chǎn)分離器的罐體結(jié)構(gòu)、內(nèi)涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)及使用環(huán)節(jié)方面進(jìn)行綜合全面分析，得出這2臺生產(chǎn)分離器罐內(nèi)底部腐蝕坑形成的主要原因及采取有效的預(yù)防措施，以期為沙漠油田油氣生產(chǎn)過程中類似容器設(shè)備腐蝕坑問題的預(yù)防提供借鑒和參考。

生產(chǎn)分離器工作原理

生產(chǎn)分離器是一個密閉性較強(qiáng)的壓力容器，其主要功能是對井口來液進(jìn)行油氣水的三相分離。這2臺生產(chǎn)分離器是整個工藝生產(chǎn)流程上的首個容器，直接接收井場來液。它利用不同物質(zhì)的密度差，進(jìn)行物理分離和自然沉降。井口來液由生產(chǎn)分離器混合腔封頭上部入口處進(jìn)入，在入口處設(shè)置減速裝置以降低來液流速，分離出少量氣體，并使來液平穩(wěn)地進(jìn)入生產(chǎn)分離器，為下一步氣液兩相在重力作用下實(shí)現(xiàn)分離打下基礎(chǔ)。

在容器內(nèi)部水腔還設(shè)有帶孔堰板、擾流板、波紋板、防渦器等，使得液相流速進(jìn)一步平穩(wěn)，形成層流，大大提高了重力分離的效果。在合理的靜置時間以及波紋板的隔離分離作用下，油水、淤泥等機(jī)械雜質(zhì)徹底分離。其中污水在自然沉降過程中，所含淤泥沉降在生產(chǎn)分離器底部，大部分通過污水外排進(jìn)入污水池，部分淤泥附著在生產(chǎn)分離器的底部。淤泥中含有高濃度礦物鹽，而且H2S 等酸性氣體溶解于淤泥中將形成酸性物質(zhì)。

分離后的油通過堰板溢流至油腔，經(jīng)過油出口管線進(jìn)入加熱爐加熱后再進(jìn)入熱化學(xué)脫水器，污水經(jīng)過水出口管線進(jìn)入污水系統(tǒng)的污水緩沖罐，氣相流經(jīng)捕霧網(wǎng)以脫除分散于氣相中的油霧和液滴后從生產(chǎn)分離器上方氣出口流出分離器，進(jìn)入氣處理系統(tǒng)。

腐蝕坑問題描述及水質(zhì)分析

這2臺生產(chǎn)分離器在上次檢驗(yàn)合格使用5年后，2017年停產(chǎn)檢修期間，容器開罐清淤后發(fā)現(xiàn)罐內(nèi)底部有2個較小腐蝕坑，噴砂除銹后發(fā)現(xiàn)罐底液相以下部位水腔排污口附近存在13個腐蝕坑區(qū)域分布，不規(guī)則分布在罐底焊縫及母材上，直徑范圍在6~18mm，深度在3~12mm之間，腐蝕情況比較嚴(yán)重。具體情況如圖1、圖2所示。

圖1 罐底清淤后發(fā)現(xiàn)較小腐蝕坑

圖2 罐底液相以下部位水腔排污口附近存在13個腐蝕坑區(qū)域分布

目前，這2臺生產(chǎn)分離器所在沙漠油田已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)中后期，井口來液中含水率較高，導(dǎo)致流程結(jié)垢較嚴(yán)重。根據(jù)目前的實(shí)際生產(chǎn)情況，分別取某典型單井出口和注水泵入口水樣，進(jìn)行了水質(zhì)分析。

從分析結(jié)果可以看出：某沙漠油田單井出口污水與注水泵入口污水離子類型主要是陽離子Ca2+、Mg2+，陰離子HCO3-、SO42-，總體礦化度較高，結(jié)垢趨勢主要以碳酸鈣垢和硫酸鈣垢為主，這些物質(zhì)在容器底部聚集、結(jié)晶，最后形成堆積層。

腐蝕坑產(chǎn)生原因分析

從分離器的罐體結(jié)構(gòu)、內(nèi)涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)及使用環(huán)節(jié)3方面分析這2臺生產(chǎn)分離器底部腐蝕坑形成的主要原因。

罐體結(jié)構(gòu)的影響

生產(chǎn)分離器是一種大型壓力容器，主要由筒體、橢圓形封頭和內(nèi)部構(gòu)件（堰板、擾流板、波紋板、防渦器等）組成，輔以各種開口（油水入口、排污口、水出口、油出口、氣出口、安全閥開口、壓力表開口、人孔、液位計(jì)出口、取樣出口等）。筒體是生產(chǎn)分離器的主要部分，是實(shí)現(xiàn)三相分離的載體。筒體下部設(shè)有排污口，排污口可以定期或不定期排放油污。

這2臺生產(chǎn)分離器罐底排污口位于來液入口端和罐體中間部位。來液入口端排污口附近均無腐蝕坑，腐蝕坑主要集中在中間排污口附近的筒體底部，見圖3。而中間排污口為水腔排污口，說明水腔底部的污水和淤泥對腐蝕坑的形成有促進(jìn)作用。由前述生產(chǎn)分離器工作原理可知，水腔內(nèi)設(shè)置有帶孔堰板、擾流板、波紋板、防渦器等，

一方面使得液相流速減慢、平穩(wěn)，形成層流，大大提高了依靠重力分離的效果，另一方面，也使得液相在水腔的靜置時間相對延長，淤泥在水腔內(nèi)的沉降量加大。而且，該沙漠油田采出液具有高含硫、高含水率（約80%）、高礦化度、溶解氧含量大（約2.0mg/l）的特點(diǎn)，并且伴隨著高溫的操作條件，更加加劇了腐蝕坑的形成。

圖3 水腔排污口附近存在腐蝕坑（腐蝕坑已經(jīng)打磨補(bǔ)焊）

內(nèi)涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)的影響

目前，油田壓力容器內(nèi)部多采用有機(jī)涂層與犧牲陽極相結(jié)合的保護(hù)方法，涂層是壓力容器內(nèi)部防止腐蝕的第一道屏障，內(nèi)涂層起到絕緣隔離的作用，犧牲陽極對儲罐等容器能夠起到有效的防腐保護(hù)作用，能夠使裸露的金屬獲得集中的電流保護(hù)，與內(nèi)涂層結(jié)合使用，在內(nèi)涂層出現(xiàn)破損或老化等現(xiàn)象形成缺陷后起到陰極保護(hù)作用。

這2臺生產(chǎn)分離器罐內(nèi)采用內(nèi)涂層和犧牲陽極方法聯(lián)合做了保護(hù)，但長達(dá)5年之久未進(jìn)行全面檢修檢驗(yàn)，導(dǎo)致防腐層使用年限久遠(yuǎn)。2017年檢修，打開容器后發(fā)現(xiàn)人孔蓋板、人孔防腐層全部脫落，罐內(nèi)罐底防腐層局部鼓泡、起皮和脫落，罐壁防腐漆局部起皮脫落，罐底5-7點(diǎn)鐘方向布滿淤泥。罐內(nèi)犧牲陽極11支，23Kg規(guī)格，全部消耗完畢，已失去陰極保護(hù)作用，見圖4、圖5。

淤泥中的氯離子以及其他酸性介質(zhì)在防腐層局部脫落、剝離部位，與生產(chǎn)分離器本體接觸，在電化學(xué)腐蝕及氧化還原反應(yīng)雙重作用下，形成局部大面積的腐蝕坑。容器腐蝕部位集中在5-7點(diǎn)鐘下部，也正是容器中污水、淤泥聚集的部位。而且容器下部被淤泥覆蓋，并常年浸泡在含氯化物及硫化氫等腐蝕介質(zhì)的酸性水中，在防腐層破損處形成了垢下腐蝕。

圖4 罐內(nèi)防腐層鼓泡起皮脫落嚴(yán)重

圖5 罐內(nèi)犧牲陽極全部消耗完畢

使用環(huán)節(jié)的影響

這2臺生產(chǎn)分離器在投入使用后，操作流程符合規(guī)范，采用先進(jìn)的自動化控制，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝置無人值守，在主控室可以對油田的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，生產(chǎn)裝置的主要生產(chǎn)參數(shù)（如壓力和溫度）和生產(chǎn)工藝閥組開關(guān)狀態(tài)在操作站上都有顯示。但是，自投入使用以來，罐底排污操作為每周進(jìn)行一次，而且時常不能將沉積在底部的油污和淤泥排凈，從而在容器底部形成一個相對靜止的腐蝕環(huán)境，造成罐內(nèi)腐蝕介質(zhì)在罐底聚集，增加了介質(zhì)的腐蝕時長，在積存的油污和淤泥下產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致腐蝕坑的產(chǎn)生。

主要預(yù)防措施

針對上述腐蝕坑產(chǎn)生可能的原因，建議防范處理措施如下：

（1）對深度小于2mm的腐蝕坑進(jìn)行打磨圓滑處理，深度大于2mm的進(jìn)行補(bǔ)焊、打磨平滑處理，補(bǔ)焊處高度不低于周邊母材高度，打磨圓滑處理及補(bǔ)焊處理后進(jìn)行無損檢測；

（2）進(jìn)一步做好容器排污作業(yè)，增加排污操作次數(shù)，縮短罐內(nèi)排污周期；

（3）增設(shè)排泥沖砂工藝流程，利用聯(lián)合站現(xiàn)有工藝和污水處理設(shè)施進(jìn)行工藝技術(shù)改造，增設(shè)排泥沖砂工藝流程，定期進(jìn)行切換沖洗，將附著在容器底部的淤泥清除，降低淤泥對容器的腐蝕；

（4）恢復(fù)罐內(nèi)內(nèi)涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)，罐內(nèi)整體噴砂除銹重做防腐層，防腐涂料采用EP-05環(huán)氧柔性陶瓷重防腐涂料底漆、EP-67環(huán)氧玻璃鱗片防腐涂料面漆，更換全部11支犧牲陽極，底面刷防腐漆；

（5）定期檢驗(yàn)，消除缺陷，壓力容器的定期檢驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)缺陷最直接的方法，使用單位應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定，認(rèn)真做好容器檢驗(yàn)，對發(fā)現(xiàn)的缺陷，及時進(jìn)行消缺處理，保證設(shè)備正常運(yùn)行；

（6）關(guān)注容器使用工況的變化，尤其是介質(zhì)物性的變化。

結(jié)語

經(jīng)過以上3個方面原因的分析，這2臺生產(chǎn)分離器由于水腔罐底污水靜置時間長、淤泥沉降附著量大，內(nèi)涂層和犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)失效，排污周期長且不徹底，最終導(dǎo)致產(chǎn)生局部腐蝕坑。為預(yù)防腐蝕的進(jìn)一步擴(kuò)展，有針對性地提出了幾點(diǎn)預(yù)防措施。預(yù)防措施的效果待達(dá)到維修周期時予以跟蹤檢查和評價，并依據(jù)評價結(jié)果進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

（參考文獻(xiàn)略）

詳細(xì)內(nèi)容請見《涂層與防護(hù)》2018年第10期 

作者：江志強(qiáng)1，劉楊宇2，張慶春3，范趙斌1

（1.西安摩爾石油工程實(shí)驗(yàn)室股份有限公司，西安710065；2.中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究有限公司，天津300451；3.塔里木油田公司，新疆庫爾勒 841000）

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