化工工厂腐蚀造成的故障分析综述.docx

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1、化工工厂腐蚀造成的故障分析综述孙春燕（华东理工高校，过程装备与限高工程，过程082,10082316）摘要：阐明白腐蚀的种类和缘由，并对详细案例进行了分析，最终文章给出了预防腐蚀的方法。关键词：腐蚀：工业锅炉；取腐蚀；氯离子；停炉保养1 .前言腐蚀是化工企业面对的普遍问题，映乏防腐蚀学问，设备操作中的小失误，往往会给企业带来意想不到的巨大经济损失。金属构件的毁坏，其价值远比金属材料的价值大的多：发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2-4%：美国每年因腐蚀要多消耗3.4%的能源；我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、

2、环境污染、资源奢侈、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。因此我们对腐蚀要进一步加强，对腐蚀案例进一步分析。2 .腐蚀分类广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。狭义的腐蚀是指金屈与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生改变，导致金屈，环境及其构成系功能受到损伤的现象。腐蚀依据不同的原理可也有多种分类。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；依据环境介质可分为大气腐蚀，土壤腐蚀、非电解液腐蚀，气体腐蚀，电解液腐蚀，外部电流腐蚀，接触腐蚀，应力腐蚀，摩擦腐蚀、生物腐蚀：依据腐蚀的形态分为普遍腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀断裂。3 .腐蚀案例3.1. 案例一某电

3、厂两台2201.(Pkgh蒸发量的高压锅炉在投产两年后就发生省煤器管腐蚀穿孔，给水管道也出现了深达3mm的腐蚀坑。经检查，该两台锅炉的除氧器排汽阀门都接近关死。评述除氧器的排汽量对除氧器的脱氧效果有显著影响，除氧器必需保持正常通风，才能使除氧器中氧的分压降低，达到从水中脱除氧的目的假如将排汽阀门关闭，或者排汽量太小，从水中分别出来的氧不能刚好排出氧器外，即使除氧器的温度压力都在设计规定的数值，也不行能脱氧了。这两台锅炉的除氧器排汽阀门几乎关死，除氧器出水中含氧量为(40-70)g1.,达到允许极限值的10倍。除氧器的操作状况干脆关系到脱氧效果。除了本领例中将排汽阀门关闭这种不正确操作外，还有的

4、厂对除氧器水箱的水位不很好限制，当水位降到最低时，便开大进水，短时间内将水补充到最高水位这样不匀称的补水，使除氧器瞬间超过出力运行，脱氧效果大大降低。因为补充水的温度比除氧器的工作温度低(50100)C,其含氧量可达除氧器出水的100o倍。这样大量温度低、含氧量高的补充水进入除轨器，不仅使除轨器热负荷大大增加，温度下降，甚至达不到饱和温度：而且使除乳器的脱氧负荷大大增加。这种不正确的操作方法使除氧器失去了脱氧效果，出水含氧量增高，造成管道系统的过量腐蚀。工艺操作的质量干脆关系到设备腐蚀，这是工艺技术人员和操作人员对腐蚀限制的责任。3.2. 案例二某厂有一系列不锈钢水冷器，运用循环冷却水，1()

5、年未发生腐蚀问题。在一次事故期间，不能供应循环冷却水，便改用未经处理的河水共48h。几周后，有5台水冷器产生大量氯化物应力腐蚀裂纹。评述这里反映了另外一个并不少见的错误观念：“只运用很短时间不会有问题”.或者“只运用一次没啥关系。奥氏体不锈钢在含氯化物的溶液中简单发生孔蚀、健隙腐蚀；当设备存在残余应力时，还简单发生应力腐蚀裂开(简称SCCStressCorrosionCracking),氯化物SCC是对奥氏体不锈钢危害最大的局部腐蚀。这些已经多次提到。本领例中未指明河水中氯化物含量，看来在运用前也未做分析。但河水未经处理必定存在的两上问题：一是含有氯化物，二是含有泥沙和其他固体悬浮物。对管壳式

6、热交换器来说，管子和管板结合部位存在缝隙，泥沙和其他固体物质沉积也会形成缝隙，在缝隙内氯化物局部浓缩，可能达到很高的浓度。组装时造成的残余应力、泥沙沉枳使局部温度不匀称产生的热应力，这些因素的组合导致在缝隙处发生局部腐蚀，形成蚀坑，SCC裂纹从蚀坑底部引发，水冷器最终因SCC而损坏。3.3. 案例三佛山市顺德区某食品企业一台在用WNS0.5-1.0-Y型燃油蒸汽锅炉，该炉于1995年投入运用，设计压力1.OMPa,额定蒸发量为O5th,运用压力为08MPa2008年锅炉定期检验中发觉烟管表面呈砖红色，烟管外壁稍微结垢，烟管水侧、后管板水侧存在普遍腐蚀现象，尤其是锅炉水位线旁边。每根腐蚀烟管表面

7、存在数卜个鼓包，敲击烟管表面砖红色鼓包则露出F面疏松的黑色腐蚀产物。除掉黑色腐蚀产物后腐蚀凹坑深为0-20mm,腐蚀表面呈溃疡状，最大腐蚀凹坑宜径约12mm,黑色腐蚀产物主要成分为f734o对烟管进行强度校核发觉问题，腐蚀深度21.5mm的烟管已不能保证锅炉在原运用参数卜平安运行。由烟管表面腐蚀形态和腐蚀产物来看，该锅炉发生的是典型的氧腐蚀。3.3.1. 水处理和运行管理分析GBT1576-2001工业锅炉水质规定额定蒸发景大于等于6th的锅炉应除氧，额定蒸发量小于&小的锅炉如发觉局部腐蚀，应实行除氧措施,GB15762008工业锅炉水质将这一界限放宽至10th三因该锅炉为WNSOS-1.O-

8、Y型，仅配置有一台全自动软水器，软水器运行正常，水处理设备备置符合要求。查阅该锅炉水质报告发觉，锅水氯离了含量为(794-844)mg1.,远远超过本地区锅水氯离了含量W20()mg1.的要求；锅炉给水氯离子含量为(614)mg1.,对比锅水氯离/含量可知，该锅炉排污操作不刚好。另外，锅水总碱度偶有低于GB/T1576200I)(6-26)mno1.1.的状况，仅为1.38mmo1.1.,其他水质指标符合GB/T1576-2001的要求。查阅锅炉运行记录并同锅炉运行人员交谈得知，其锅炉蒸汽丰要用于原料加热，由于该食品企业规模不大，产品生产量较小，锅炉每周仅运行一天，其余生产期间不须要运用蒸汽，

9、锅炉熄火后保留锅水，熄炉期间未做任何防腐保养措施。再次用汽时干脆启动燃烧器后，无任何排气操作。3.3.2. 锅炉腐蚀机理分析低压工业锅炉的烟管多数采纳低碳钢，由于锅水是一种具有极性的电解质，当钢铁与含有溶解氧的水相接触时就会发生电化学腐蚀，氟腐蚀过程中钢铁与锅水相互作用形成原电池反应，腐蚀过程中产生电流，因而是一种电化学腐蚀。标准电极电位越大反应越简单进行，因此由反应方程式可以看出氧比氢易还原，当锅炉内无班或氧含量低时，铁和氢离子反应生成氢气，当锅炉内有氧或氧含量较高时，氧与铁相互作用发生氧化反应，故反应总方程式为：2Fe+02+2H2O=2Fc(0H)2氢氧化亚铁不稳定，简单接着发生下列反应

10、：4Fe(”)2+2H2O+0z=4Fe(0H)3Fe(OH)2+2Fe(H)3=2Fe3O4+4H20由上述反应式可以看出，锅炉腐蚀速率与锅水氧含量成正比，保持较高PH值和降低溶解氧含最将有助于减缓锅炉氧腐蚀的发生。锅炉运行期间须保证锅炉给水溶解氧低于相关标准值，对于工业锅炉应符合GB,T1576-2008工业锅炉水质的要求，工作压力W1.6MPa的锅炉给水溶解氧应W01.mg1.,当给水溶解氧超标时锅炉给水管道和省煤器易发生乳腐蚀，无省煤器的锅炉则在进水管水位线旁边易出现氧腐蚀。由本次锅炉检验腐蚀部位分布可以发觉，腐蚀点匀称分布在靠近锅炉水位线1.5cm左右的上层烟管，结合锅炉运用管理状况

11、可以得出，该锅炉发生氧腐蚀的一个主要缘由是生产的周期性停炉期间操作不当，未执行任何停炉保养措施而导致。停炉时间较长，当锅炉冷却后锅炉内压力下降甚至产生负压，空气在大气压作用下渗入锅炉内，氧气溶入水中导致锅炉水位线旁边发生大面积腐蚀。此外，在碱性环境中低碳钢表而能生成具有F1.我修复实力的钝化爱护膜，这种钝化爱护膜处于一种溶解与形成的动态平衡中，可抑制金属作为阳极接着反应；但由于氯离广能优先吸附在钝化膜上替换氧原J并与钝化膜上的阳离子结合成为易溶的氯化物，导致钝化膜被破坏，所以氯离子含量超标是锅炉较腐蚀的一个主要缘由。3.3.3. 防范措施给水中溶解氧的存在是锅炉发生化学腐蚀和电化学腐蚀的主要因

12、素，而停炉状态下的腐蚀往往比运行状态下更严峻，结合该锅炉运行存在周期性停炉的特点，建议实行以下措施削减乳腐蚀的发生：(1)加强停炉保养。如该厂这种因生产须要周期性短期停炉时，应维持较高水位，并维持肯定的压力以防止外界空气渗入锅炉：同时，应加强阀门维护，保证阀严密性，锅炉启停时留意阀门的合理操作协作。如停炉期间发觉压力降低，可适当启动锅炉重新保压。(2)每次短期停炉后再启动时，应打开放空阀或平安阀。待放宅阀或平安阀冒蒸汽，锅炉压力达到0IMPa后再关闭，以排出渗入锅炉内的空气。(3)给水中的溶解氧是造成锅炉腐蚀的主要缘由，为减粒锅炉运行期间的氧腐蚀，须对锅炉给水进行除氧。建议采纳亚硫酸钠，联胺进

13、行化学除氧。(4)加强水处理和化验监督，严格限制锅水氯离子含量和PH值，结合水质状况定时排污，锅水PH值应限制在10-12范围内。3.4. 案例四常减压塔顶低温HQ2S52O体系的腐蚀状况简介：500万吨石油处理量三套常减压塔顶一级抽空器2000年4月投用到2001年元月初，发觉减压塔顶一级抽空器简体维颈处环焊缝总长度的2/3开裂，悍冉外翻，纵焊缝出现多处点蚀，最大孔径达5mm,一级抽空器材质为18-8,焊内材质为3161.,减压塔顶操作温度为60-70C,真空度为IO-20mnHg0缘由分析：原油加工过程中，MgCI2和CaCI2受热水解生成剧烈的腐蚀介质HC1.大量的气相组份HC1.H2S

14、与油汽一起挥发进入三顶冷凝冷却系统(初情塔顶、常减压塔顶、减压塔顶)形成常减压低温轻油(12(TC)部位HCI-IbS-IhO体系的腐蚀1，减压塔顶一级抽空器由于靠蒸汽引射抽取塔顶不凝气(包括大量HCKIbS气体)，由于该过程为气体急剧膨胀吸热过程,经红外热像检测，抽空器壁温在30C-40C之间，低于HC1.冷凝温度因此HC1.首先在器壁上结露，形成PH值较低的强腐蚀介质盐酸。304(18-8)奥氏体不锈钢材质抗?体系腐蚀较志向，但对HC1.环境介质极其敏感，一般会出现Cr点蚀与酸环境下腐蚀，对一级抽空器来说，由于焊缝处组织成份不匀称，焊缝外观形态的不平整，简单积酸并产生点蚀，加之减压塔顶中和

15、剂注入口位于一级抽空器之后，中和剂不胞进入抽空器，腐蚀得不到有效的缓解与限制，造成该抽空器投用8个月左右即腐蚀失效。解决措施：(1)对现投用的一级抽空器加蒸汽爱护盘管并保温，将酸露点后移.避开露点沮度；：2)将中和剂注到一级抽空器前，降低一级抽空器酸浓度；(3)18-8材料详细较好抗硫化氢腐蚀实力，但对氯化叙腐蚀撮其敏感，现将该处材质升级为双相钢2205该体系腐蚀除了在三套常减压三顶对管线、空冷、换燕嚣造成腐蚀外，对一在常减压、,321.二套常减压空冷出口线弯头也造成腐蚀穿孔，看来加强工艺防护措旋，通过注入中和剂与缓蚀剂是解决该腐蚀体系的有效途径之一。综上所述，腐蚀防护应实行的措施有如下几类：

16、1 .牺牲阳极法将被爱护金属和一种可以供应阴极爱护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被爱护体极化以降低速率的方法。在被爱护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被爱护金屈体为阴极,牺牲阳极的电位往往负于被爱护金属体的电位，在爱护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极。通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中,锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中，铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。2 .强制电流爱护法将被爱护金属与外加电流负极相连，由外部电源供应爱护电流，以降低腐蚀速率的方法。外部电源通过埋地的协助阳极将爱护电流引入地卜I通过土壤供应应被爱护金属，被爱护金属在大地电池中仍为阴极，其表面只发