采输气场站法兰防腐措施探讨

来源:用户上传      作者:王川洪 刘辉 刘萍 王春禄 周仁

　　摘   要：采氣场站生产流程中管线及阀门为检修方便，绝大部分采用的是法兰连接，目前场站普遍采取涂抹黄油或机油、连接处塞石棉、包裹连接处等方法防止腐蚀，但均未取得效果，甚至加重了腐蚀。本文分析了法兰腐蚀的原因，总结和对比了场站常用的几种防腐措施和做法，对比做法优劣，为指导场站法兰防腐提供了建议和参考。
　　关键词：场站设备  法兰  防腐
　　1  采输气场站法兰基本情况介绍
　　法兰是采输气场站常用的阀门、设备与管线连接形式，根据压力等级不同，通常有平焊法兰、对焊法兰，密封形式以RF、MF、RJ和FF密封面为主，密封材料通常有金属缠绕式垫片、钢圈和非金属石棉垫等;选择的依据主要根据法兰所应用的环境压力、温度、输送介质特性进行选择。
　　2  法兰存在的主要问题及原因
　　2.1 主要问题
　　采输场站设备和管线规格差异大，法兰从DN50～DN400不等，压力等级差异大，法兰材质种类多，大部分法兰连接处间隙较小，导致法兰密封面间腐蚀严重，螺栓腐蚀，出现强度降低甚至断裂现象。
　　腐蚀过程缓慢，但现场无有效监控和评估手段进行提前预防和检测，一旦出现法兰泄漏或连接螺栓因腐蚀而出现突然断裂时，将引发严重的天然气泄漏事故。
　　2.2 腐蚀原因分析
　　造成法兰连接处腐蚀的原因主要在于场站法兰长期暴露于自然环境中，表面氧化所致。场站法兰主要材料为碳钢，经过氧化后，其氧化膜疏松多孔，对金属没有保护作用，法兰表面氧化持续发生，氧化膜的厚度与时间呈线性关系，随着时间的推移，腐蚀情况逐渐加重。
　　西南地区常年空气湿度大，雨水较多，法兰处在露天环境，易受到环境中水汽的影响而加重腐蚀。当环境中含有水蒸气或雨水影响时，会导致氧化速度加快，特别是水平安装的法兰，由于法兰螺栓孔和配套螺栓之间通常有1mm左右的间隙，进入的雨水易于聚集，不易排出，腐蚀情况通常比竖直安装的法兰严重。
　　法兰防腐作业前清洁不彻底、防腐涂层附着力差，防腐质量差。场站管道通常采用环氧富锌底漆、环氧云防锈漆和氟碳面漆组成，要求总厚度大于或等于320μm。由于法兰间间隙较小，无专用工具进行清理和除锈，使法兰间隙内的杂质和腐蚀产物清理不彻底而导致防锈漆附着不牢固，防腐施工作业时操作难度大，间隙内喷涂不均匀金属与环境直接接触导致腐蚀。
　　设备清洁过程中，清洁剂等含酸、碱溶液腐蚀。设备和管线的清洁通常采用含有一定酸或碱成分的清洗剂稀释后对设备表面进行清洗和擦拭，清洁完成后，留在法兰间隙间的残液未及时清理，导致间隙间的金属腐蚀。
　　一是雨水易残留在连接处;二是空气中的水汽遇冷凝结在连接处;三是天然气微漏造成法兰端面、连接螺杆、密封垫腐蚀，存在极大的安全隐患。或硫化物时，尤以硫化物为严重，常称这种情况为硫化腐蚀。
　　3  现场常见做法
　　现场部分采用对密封面进行封隔或加注机油、缓蚀剂等方式进行防腐，对人体健康和环境有一定影响，防护效果不明显;通过在管理上加强巡检，及时发现，提前预防，但对法兰间隙面的腐蚀减缓帮助不大，增加了员工工作量;部分措施有效周期短，费用较高。以下对比了现场常见的几种防腐措施。
　　3.1 封口胶封闭
　　将法兰间隙面清理后，采用封口胶沿法兰径向粘贴一周，将间隙面封闭，防止水汽与间隙面接触。其优点在于：封口胶属快干型产品，粘贴后能在较短时间内与法兰粘接面贴合，能满足环境温度-20℃以下和70℃要求，适应性较强，适合于常温输送天然气场所使用;粘结后不易爆口，胶膜在一定周期内不发脆，其表面光滑，能有效阻挡空气、水汽和污物进入，减缓腐蚀速率;施工过程简单，一人即能操作;成本较低，经济性较好。
　　缺点：封口胶覆盖密封间隙后，密封较为严密，间隙空间内的水汽不能排出;胶带通常为水乳性产品，老化较快，特别是粘胶与水解除后粘附力降低，再粘附性能差;使用周期短，户外环境的胶带使用2个月左右，密封和粘附性能下降50%左右;胶带清理后，粘胶附着在设备上，清理难度大。
　　3.2 黄油封闭
　　采用润滑脂填满法兰间隙的方式，达到防腐效果。润滑脂由稠化剂通过范德华力和毛细管作用，吸附基础油而形成，因其中的基础油和添加剂本身具有较好的驱水性能和防腐蚀，附着在法兰上时防腐蚀性能较好。
　　缺点：润滑脂本身具有一定的流动性，即使稠度较高的润滑脂，在竖直安装的法兰上不易保持其稳定的粘附性;环境中或管道温差过大时，造成润滑脂分油;润滑油表面易粘附灰尘、脏物，外表同时使用封口胶时，封口胶粘附性变差。
　　3.3 防腐蚀膏
　　采用粘弹体防腐膏填充法兰间隙，通过防腐蚀胶带缠绕增加机械强度。该类型的防腐蚀膏具有永不固化的粘弹性聚合物，具有独特的冷流特性吸水率低于0.03%，能够在85℃以下保持不滴垂，可以嵌入法兰密封面后塑造成平滑的外型，达到完全保护的效果。防腐膏施工简单方便，对表面的处理要求不高，密封效果好，能有效阻止水分及其他化学介质直接腐蚀设备，材料安全环保，使用寿命较长。法兰处理完成后表面因有保护带导致平整度相对较差;费用较其他防腐方法略高。
　　3.4 双飞粉调和剂
　　采用石棉绳填充，双飞粉调和油漆盖面。先通过石棉绳对法兰间隙面进行填充形成支撑骨架，再通过油漆与双飞粉调和的膏体进行缝隙填充和表面抹平，待干透后表面可打磨平整，和管道法兰同时做防腐处理。该方法的优点在于内部的石棉绳除提供支撑外，还可以在温度变化时提供间隙内气体热胀冷缩空间，防止外表层损坏，保持较好密封性;双飞粉质地细腻，和油漆调和后具有较好的附着力和表面强度，不易产生裂纹，保护和隔绝法兰间隙受外界水汽和氧气的接触，减缓腐蚀;使用周期较长，笔者所在的基层单位于2002年开始对场站设备法兰进行填充，除因法兰泄漏或更换拆卸后破损外，其余法兰使用效果良好。
　　4  结论及建议
　　4.1 结论
　　通过以上方法在材料获取、使用效果和施工难度上的对比，防腐蚀膏和双飞粉调和的做法在现场应用效果较好，能有效针对管道法兰的较小间隙实施作业，满足防腐要求。对部分临时维修或振动较大法兰采用防腐蚀膏防腐效果较好;双飞粉调和施工由于其性价比较高、材料易得、施工简单、使用时间长，后期维修整改方便等特点在现场相对静止管道法兰中应用更加广泛。
　　4.2 建议
　　4.2.1 加强施工前的准备
　　（1）法兰采用双飞粉调和工艺需要对法兰间隙面手工除锈至St2 级以上，并采用压缩空气清理法兰间杂质和污物，防止杂质堆积影响贴合效果;
　　（2）施工前应保证间隙面干燥;
　　（3）用于填充的石棉绳可用润滑脂涂抹以达到防腐和粘附作用。
　　4.2.2 加强施工中的风险防控
　　（1）双飞粉粒径较细，作业人员应做好自身防护;
　　（2）完成后的覆盖面应保持连续和致密，不能出现裂纹和空洞;
　　（3）法兰间隙面封闭后如出现裂纹、变色、鼓包等情况应及时处理，防止泄漏。
　　参考文献
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　　[2] 于歌，邓炳华.法兰保护面临的挑战——防护法兰腐蚀浅析[J].中国设备工程，2015（6）：30-31.
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