噴淋腐蝕的危害和預(yù)防.doc

噴淋腐蝕的危害和預(yù)防東北化工建設(shè)（大連）有限公司 范業(yè)軍 金屬的腐蝕對壓力容器、壓力管道等設(shè)備造成的危害和損失是十分巨大的。因此，很有必要對各種形式的腐蝕及其機理進行研究，它可以幫助我們尋找降低腐蝕速率的辦法，延長設(shè)備的使用壽命。 腐蝕的形式主要有：全面腐蝕（也稱為均勻腐蝕）、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞及氫損傷等。這些不同形式的腐蝕及其機理，已有相關(guān)的專著和論文進行過深入的分析，本文想著重討論的是一種十分普通的存在著而仍然沒有引起足夠重視的一種腐蝕形式噴淋腐蝕。這種腐蝕形式在一些論文當(dāng)中也曾被提到，但大多沒有詳細的對它進行過分析和討論。噴淋腐蝕的存在十分普通，由此帶來的危害不可忽視。所以，對噴淋腐蝕的危害及預(yù)防進行探討是有意義的。筆者在壓力容器和壓力管道的檢驗工作中發(fā)現(xiàn)，噴淋腐蝕主要出現(xiàn)在液化氣站的液化石油氣管道和氨制冷系統(tǒng)中。相關(guān)的論文也探討過淋灑式冷排中的噴淋腐蝕 【1】。噴淋腐蝕的危害不僅使設(shè)備提前報廢，縮短設(shè)備的使用壽命，更嚴(yán)重的是它造成了事故隱患，危及設(shè)備的安全運行。比如，化工壓力管道的設(shè)計使用壽命一般為1520年，而很多受到噴淋腐蝕的管道僅使用了10年不到就報廢了，比預(yù)期使用壽命縮短了1/31/2。而且，壓力管道的更換涉及到設(shè)計、制造、安裝、監(jiān)檢等諸多環(huán)節(jié)，成本是比較高的。1 噴淋腐蝕的形式和機理噴淋腐蝕的形式歸納起來主要有2種：一種是經(jīng)過短時間但次數(shù)很多的噴淋，比如淋雨，雨水會較長時間的附著在設(shè)備的表面，加快附著表面的腐蝕速率。另一種是設(shè)備在運行過程中液體不斷飛濺到金屬表面，造成其長期處于干濕交替的狀態(tài)而發(fā)生腐蝕；下面將分別論述這2種情況。1.1 液化石油氣管道上的噴淋腐蝕我所于2004年底對海門市某液化氣站的壓力管道進行了首次檢驗，液化氣站的管道系統(tǒng)主要由6根并排的管道組成，氣相管道和液相管道各有3根，規(guī)格為57mm4mm。于1994年投入使用，采用涂防腐漆的方式進行防護。在檢驗過程中，發(fā)現(xiàn)其管道腐蝕嚴(yán)重，但呈現(xiàn)出和其他腐蝕不同的特點：幾乎所有的管道都是外表面的上半部分腐蝕輕微，而下半部分則全部有腐蝕鼓包連續(xù)于整條管線，用小錘敲掉這層鼓包后，發(fā)現(xiàn)管道表面布滿了高密度的腐蝕坑，坑深目測在12mm之間；室內(nèi)部分的管道則沒有發(fā)生腐蝕。在其他投用年限為510年的石油液化氣管道上也發(fā)現(xiàn)了類似的情況，蝕坑密度各有不同。1） 原因分析在一般情況下，管道整個圓周所處的運行環(huán)境基本是一致的，上部和下部的腐蝕情況因那個該相差不大。但該管系腐蝕嚴(yán)重的地方主要集中在管道下部，而上部情況較好，管道外表面的上下部分以及室內(nèi)和室外管道的腐蝕情況形成了很大反差。根據(jù)該管道系統(tǒng)腐蝕的特點，結(jié)合腐蝕產(chǎn)生的條件推斷：管道下部的腐蝕主要是由于雨水經(jīng)常附著在管道下表面引起的，雨水對管道的腐蝕產(chǎn)生了主要的影響。這是因為下雨的時候，管道上表面的水能很快排除或蒸發(fā)掉。由經(jīng)驗可知，下表面會有水滴長時間地附著在上面（這種情況在近10年的使用過程中，每下一次雨就重復(fù)一遍）；雨水的酸性也加快了腐蝕的速率。該液化氣管道系統(tǒng)在使用過程中也曾做過幾次防腐保養(yǎng)。但從現(xiàn)場的腐蝕情況來看，在投用后的防腐保養(yǎng)前很可能都沒有把原來的腐蝕表面清理干凈，以至未遏制住管道下部腐蝕惡化的趨勢。2） 腐蝕機理由以上分析可知，管道下部的腐蝕主要是由于雨水中的酸性物質(zhì)跟管道表面的金屬發(fā)生電化學(xué)作用引起的。管道表面和水溶液共同作用產(chǎn)生如下的陽極反應(yīng)，結(jié)果使管道表面產(chǎn)生點蝕：即：在臨近管道表面與介質(zhì)交界面上發(fā)生如下主要陰極反應(yīng)（吸氧腐蝕）：由于腐蝕坑底部濃度增大，雨水或水汽中存在、等陰離子，導(dǎo)致溶液中的陰離子遷移，并產(chǎn)生鐵的化合物，被水解后生成氫氧化物和游離酸，例如：酸的產(chǎn)生使蝕坑底部更具有腐蝕性。腐蝕坑形成的過程，如圖1所示。1.2 氨制冷系統(tǒng)中的噴淋腐蝕2005年3月中旬，在海門市的1家化工企業(yè)里，1套氨制冷設(shè)備發(fā)生了氨氣泄漏事故，由于及時停機，沒有造成太大損失。經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)察，發(fā)現(xiàn)該制冷系統(tǒng)中的1臺立式冷凝器上部1根80mm的接管由于腐蝕產(chǎn)生了裂紋，導(dǎo)致氨氣泄漏。該接管表面覆蓋著一層層的脫皮，灑上肥皂水后，可以發(fā)現(xiàn)有氨氣不斷的冒出。分析管子開裂的原因，主要是由于立式冷凝器頂部不斷有水珠飛濺出來，灑落到該接管的表面上，如圖2所示。制冷系統(tǒng)運行時，管道表面的溫度在6080之間，水滴濺到上面后很快就被蒸發(fā)掉，表面干濕交替的狀態(tài)加快了腐蝕速率，最終導(dǎo)致管道開裂。同時，在大量的立式冷凝器檢驗中還發(fā)現(xiàn)，從冷凝器頂部和蓄水池里飛濺出來的水珠不斷的灑落到冷凝器的下部，使冷凝器的下部產(chǎn)生大量的局部腐蝕（凹坑腐蝕），導(dǎo)致冷凝器下部的腐蝕情況惡化。下部壁厚減薄也比上部更快，除了個別蝕坑深度在24mm外，一般下部的壁厚要比上部少0.51.0mm。至于本例的腐蝕機理，和上例液化石油氣管道系統(tǒng)中的機理是類似的，但冷凝器接管部分的腐蝕有些不同。接管表面長期處于干濕交替的狀態(tài)導(dǎo)致了管道表面液體中的有害物質(zhì)不斷的被濃縮，加速了管道表面的腐蝕。2 討論 噴淋腐蝕發(fā)生的過程是水珠（或者其他液體）不斷的飛濺到金屬設(shè)備的表面， 由于設(shè)備表面的防腐油漆疏松，或者表面材料劣化，或者金屬表面溫度較高，導(dǎo)致設(shè)備的金屬表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕。雖然本文所論述的2種情形的噴淋腐蝕都是由于水的噴淋引起的，但不是所有的噴淋都會引起設(shè)備的腐蝕。這和設(shè)備的材質(zhì)種類，防腐油漆的完好，使用年限的長短以及設(shè)備的維護情況等因素有關(guān)。例如，在投用時間較短的設(shè)備和定期維護的設(shè)備中就基本不會發(fā)生噴淋腐蝕。因為這些設(shè)備的表面狀況良好，在一定時間內(nèi)，噴淋水還無法達到金屬表面，使之發(fā)生腐蝕。3 預(yù)防措施液化氣管道系統(tǒng)防腐方法除了在管道表面涂上合適的防腐劑外，再在管道上方搭一個可以避免管子受到雨水沖刷的棚子。比如，在管道的兩邊搭上適當(dāng)高度的架子，在上面鋪上石棉瓦或塑料瓦或其他能防雨的材料。這個辦法在夏天還可以避免壓力管道受到太陽曝曬，所以是一舉兩得的。在氨制冷系統(tǒng)中，立式冷凝器的接管和冷凝器本體下部的噴淋腐蝕可以通過在冷凝器的頂部及蓄水池上方設(shè)置擋板來預(yù)防。 4 結(jié)束語1）雖然金屬的腐蝕不可避免，但通過采取合理的預(yù)防措施，噴淋腐蝕是不可避免的。 2）受檢