製程管線之腐蝕管理

刊登日期:2015/4/5
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防蝕管理
管線使用壽命受設計、建造、安裝、操作、檢查和維護等因素影響,如圖三所示,此圖稱為浴缸曲線(Bathtub Curve),一開始劣化問題較多,主要與設計/安裝不佳、銲接瑕疵、材料選用不當或誤用、操作不熟悉等有關,操作一段時間後,問題明顯降低且平穩,此階段問題來自操作錯誤或偏移設計條件、軟硬體變更未落實變更管理和維修不當等,經過15~20年操作使用後,問題又逐漸增加,此階段稱為管線腐蝕老化階段,包括腐蝕減薄、應力腐蝕龜裂、機械性損傷(例如疲勞、潛變)和材質脆化(例如回火脆性、Sigma相脆化、885脆性)等,各階段防蝕管理說明如下。


圖三、管線生命週期

1. 設計/安裝階段
製程管線在設計、建造和安裝階段就應導入MI,MI要求管線設計、建造、安裝、檢查和測試均應符合RAGAGEP,以確保管線在設計安裝階段之品質,美國機械工程師學會ASME B31.3、ASME V和ASME IX規範為製程設計、安裝、建造、檢驗和銲接之RAGAGEP,美國腐蝕工程協會(NACE)及美國石油學會(API)相關準則和規範提供防蝕材料選用之RAGAGEP,例如API 941為高溫氫攻擊(High Temperature Hydrogen Attack)之材料選用依據,NACESP0472提供碳鋼管線應力腐蝕龜裂預防之依據;防蝕材料選用須綜合考量水溶液腐蝕減薄、應力腐蝕龜裂、高溫腐蝕和材料脆裂等特性,依據不同操作內容物和條件來選用適當之耐蝕材料。

3. 後期腐蝕老化管理
RBI是以一個比較一致性的方法來評估設備的危害風險,篩選出一座工場(廠)內高風險的設備和管線,據以發展出一套有效的檢測計劃,並可決定進行特定檢查工作的價值性,以及如何系統化管理設備和管線失效的風險,RBI係由失效後果嚴重度和失效可能性兩項參數乘積的結果,失效後果嚴重度考慮因素包括洩漏以後所導致之傷害(著火性、毒性、爆炸)、停機時間、財物損失和環境影響等。

CUI腐蝕的管理
包覆層下腐蝕(Corrosion Under Insulation;CUI)問題是一個古老難纏的問題,已導致國內外多起管線失效案例,歸納國內外CUI問題持續不斷,主要因素包括①為節省更多能耗,因此很多較低溫的設備亦作保溫材包覆;②人員保護包覆問題;③新製程在更低溫度和循環溫度操作;④不銹鋼大量使用;⑧未充分認知設備存在CUI的風險,因而未定期進行包覆層和塗覆的檢修及檢查工作,有鑑於此,CUI腐蝕管理應採取複合策略式,說明如下。


圖七、應用射線輪廓法檢測出滯留區管段局部腐蝕問題

1. 設計和安裝階段
①正確之包覆外罩(鋁皮或鍍鋅鐵皮)的設計和安裝來排除水分進入,尤其是幾何形狀較不規則之組件(例如閥體、法蘭),以及垂直和水平包覆終點界面;②特殊區域應考慮包覆外罩材料的抗蝕性(鋁皮、鍍鋅鐵皮、不銹鋼、塑膠材料等);
⑥小管徑管線改用不銹鋼:3NPS以下管徑銲道多且較薄,塗漆效果不佳,常需花費較多心思去維護和檢查,一般可改用不銹鋼材質外加鋁皮包覆,可達到防蝕效果,其起始費用比碳鋼外加塗層貴15~25%,但以使用壽命來看,是比後者便宜……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:蘇俊吉 / 台灣中油股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌340期」,更多資料請見下方附檔。


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