三相分离器腐蚀原因分析及对策

三相分离器腐蚀原因分析及对策

摘 要：针对三相分离器在现场使用中出现的腐蚀问题，分析其腐蚀产生的原因，提出防护对策，有效减轻容器的腐蚀程度，提高三相分离器的使用寿命，降低维修费用。

关键词：三相分离器 腐蚀 防护

一、前言

三相分离器是用于对井口原油实现油、气、水分离计量的主要设备， 其结构主要由主体容器， 分离部分、液面控制、压力控制和排污等五部分组成。随着吐哈油田的持续开发，原油综合含水率不断上升， 水质对三相分离器的腐蚀日趋加重， 有的三相分离器投用不到一年， 便出现腐蚀穿孔， 给使用单位造成了很大的经济损失， 直接影响着联合站正常的安全生产。因此， 解决三相分离器的腐蚀穿孔问题， 延长其使用寿命， 保证其安全运行， 成为一个急需解决的问题。

二、腐蚀原因分析

通过分析各使用单位三相分离器的腐蚀案例，我们结合三相分离器的结构特点，使用环境等因素对其腐蚀的原因进行了深入的研究。

1.影响三相分离器腐蚀的因素

在三相分离器的整个分离过程中，由于来液流速高且掺杂着泥砂，对分离器进口造成很强的冲蚀与磨损，滞留在分离器下部的是具有很强腐蚀性的水相，这种分离出来的污水，不仅矿化度高，CL含量高，PH值低，而且还含有CO2、H2S以及硫酸盐还原菌（SRB），这些因素使污水介质成为了腐蚀性极强的介质，并导致三相分离器内部受到强烈的电化学腐蚀。

1.1原油含水的成分。检验发现分离器内壁腐蚀的严重部位是油水界面分界线以下与水质接触的部位，这就说明原油含水的水质对于分离器的腐蚀有重要的影响。原油含水的矿化度越高、高价金属离子的含量越高、硫酸盐还原菌越多，分离器的腐蚀就越严重。油温度

1.2三相分离器的操作温度。为了加强分离效果，分离器的操作温度一般为50℃～60℃，该温度较高，有利于腐蚀介质的运动，从而加快了腐蚀速率。

1.3三相分离器的内部结构。分离器的内部结构复杂，很容易形成保护死角，该处金属直接暴露在腐蚀介质中，加快了腐蚀速度。聚结板对油水混合物起整流、聚结的作用，但液体通过时的速度较大，必然对附近的器壁和焊缝产生冲刷，对此处的防腐层造成破坏，使金属裸露出来而形成冲刷腐蚀。

1.4三相分离器的焊缝。检验中发现分离器底部焊缝处容易发生腐蚀，从而形成焊缝腐蚀。形成焊缝腐蚀的主要原因有1.焊接热影响区，在焊接温度升高到约1200度，焊缝和本体局部受热，产生热应力，造成应力腐蚀。2.焊缝材料与本体材料不同，产生电极位差，形成电偶腐蚀。

1.5三相分离器的内部积砂。分离器底部积砂时，与钢板形成了缝隙，底部防腐层起泡时，防腐层与钢板表面也形成了缝隙，容易发生缝隙腐蚀。

1.6其他因素：由于三相分离器主要处理进口来油及回收的污油，长时间使用的三相分离器内部会积存大量泥沙和硫酸盐还原菌（SRB），如果不定期处理掉积存的泥沙等，就会加快容器内壁的腐蚀；而在容器内部施工作业过程中，对原有防腐漆造成破坏，如果未按要求修复好防腐层，也会产生严重的腐蚀。

2.三相分离器腐蚀机理

2.1缝隙腐蚀

容器底部积聚的泥沙等物质沉积在容器内， 与钢板形成了缝隙， 容器内的防腐层起泡脆裂时， 防腐层与钢板表面间也形成了缝隙， 容器发生缝隙腐蚀， 在三相分离器内金属表面形成呈现深浅不一的蚀坑。还有当使用焊条的耐蚀性比容器本体差时， 焊缝区域成为阳极， 容器本体成为阴极， 构成了大阴极小阳极的腐蚀电池， 形成缝隙腐蚀， 其腐蚀速度与未形成此种腐蚀电池时相比， 可增加几十倍甚至上百倍， 焊缝很快被溶解穿孔。

2.2细菌腐蚀

从水质分析可知， 污水中SRB含量高， 因为SRB为厌氧菌， 在密闭的三相分离器底部积聚的污泥为其生长繁殖提供了良好的环境， SRB参加电极反应，将可溶的硫酸盐转化硫化氢， 并和铁作用生成硫化亚铁， 由于生成硫化氢， 三相分离器内污泥中H浓度增大， 阴极反应中氢的去极化作用加强， 腐蚀速度加大。

电极反应如下：

阳极：

阴极：

细菌参加的阴极反应

由于腐蚀产物FeS阻碍阴极反应， 抑制析氢， 加速了阳极的溶解腐蚀速度形成细菌腐蚀， 在SRB作用下， 促进了阳极反应的进行， 加速了对三相分离器的腐蚀。

3.由介质冲刷形成的腐蚀

从各联合站三相分离器本体腐蚀穿孔部位看， 主要集中在容器内放置聚结板的周向器壁及焊缝处， 这是由于介质冲刷形成的腐蚀。由于聚结板的存在， 缩小了此处的流道， 流经其中的流体流速高于容器其他部位， 不断对此处器壁和焊缝产生冲刷，加剧了冲刷腐蚀速度， 致使三相分离器内放置聚结板的周向器壁及焊缝处产生腐蚀； 在三相分离器的整个分离过程中，由于来液流速高且掺杂着泥砂，对分离器进口底部防腐也造成了很强的冲蚀与磨损，一旦防腐层被破坏，焊缝与本体也会被腐蚀穿孔。

三、三相分离器腐蚀防护对策

通过以上对三相分离器腐蚀因素及腐蚀机理的分析， 结合现场实际， 为减轻介质对三相分离器的腐蚀， 采取了如下防护对策：

1.控制来液含水量：采用三相分离器两级串联脱水工艺，这种工艺主要针对高含水来油处理，一级三相主要用于常温脱水和脱气，低含水油进行升温加药后进入二级三相分离器，将含水原油处理成净化油（原油含水小于5%，污水含油小于300mg/L），缓解高含水油介质对三相分离器的腐蚀速度。

2.施工制造时， 注意容器本体材料与焊条的配伍性， 选择使用比本体更具有耐腐蚀性的材料做焊条， 对容器内金属构件与本体的焊缝或焊接接头要全面防腐。同时安装、拆卸分离器内构件时， 尽量避免对内部防腐层的破坏， 若有破坏现象， 及时补防。

3.传统的三相分离器的防腐方法是采用高效防腐涂层与牺牲阳极保护相结合的方法，但这种方式存在保护死角，在使用一段时间后，底层处理不好的焊接等涂层会出现脱落现象；同时牺牲阳极在这种强腐蚀性环境中保护周期短，不能随时更换，更不能随时监测其保护状态，造成本体及焊缝处腐蚀穿孔渗漏，严重影响油田正常生产。

4.使用过程中， 定期对三相分离器排污和清洗， 排出或清理干净积聚在容器内的污泥等， 减轻容器底部的焊缝腐蚀和细菌腐蚀。在集输管线端点投加经过筛选匹配的高效杀菌剂和缓蚀剂， 能够缓解介质对三相分离器的腐蚀。

5.定期对三相分离器进行全面检查， 及时发现腐蚀问题并加以解决。

四、效益分析

1.经济效益

按照今年检验的温米采油厂100m3油气水三相分离器计算，其最初购置价格为60万元，本次维修的费用约为20-30万元，停产造成的损失在30万元左右，

由于腐蚀使得检验周期和使用寿命均有所降低，所以总计造成的经济损失达60余万元。

2.社会效益

油气水三相分离器是油田开发生产过程中最常用的设备之一 ，其安全有效运行直接影响其他设备的正常运转。三相分离器腐蚀泄漏，很容易造成严重的安全事故。因此三相分离器的腐蚀防护非常重要。

五、结论

通过不断对三相分离器腐蚀向题进行分析研究， 并采取合适的技术防护对策，容器腐蚀穿孔的频率明显降低， 提高三相分离器的运行效率和安全可靠性， 同时延长检修周期， 降低维修费用。

参考文献

[1]TSG R0004-2009.固定式压力容器安全技术监察规程.

[2]崔忠圻.金属学与热处理.北京：机械工学出版社，2000.

[3]GB 150-1998 钢制压力容器[S].

[4]电化学腐蚀防护 张宝峰 北京化学工业出版社.2011.

[5]三相分离器行业研究报告.