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(duì)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(duì)各種形式的腐蝕及其機(jī)理進(jìn)行研究，它可以幫助我們尋找降低腐蝕速率的辦法，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 腐蝕的形式主要有：全面腐蝕（也稱(chēng)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(jī)理，已有相關(guān)的專(zhuān)著和論文進(jìn)行過(guò)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(méi)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(méi)有詳細(xì)的對(duì)它進(jìn)行過(guò)分析和討論。噴淋腐蝕的存在十分普通，由此帶來(lái)的危害不可忽視。所以，對(duì)噴淋腐蝕的危害及預(yù)防進(jìn)行探討是有意義的。筆者在壓力容器和壓力管道的檢驗(yàn)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(guò)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(bào)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(yùn)行。比如，化工壓力管道的設(shè)計(jì)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(bào)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(jì)、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(jī)理噴淋腐蝕的形式歸納起來(lái)主要有2種：一種是經(jīng)過(guò)短時(shí)間但次數(shù)很多的噴淋，比如淋雨，雨水會(huì)較長(zhǎng)時(shí)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(yùn)行過(guò)程中液體不斷飛濺到金屬表面，造成其長(zhǎng)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(duì)海門(mén)市某液化氣站的壓力管道進(jìn)行了首次檢驗(yàn)，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(jìn)行防護(hù)。在檢驗(yàn)過(guò)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(diǎn)：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(xiàn)，用小錘敲掉這層鼓包后，發(fā)現(xiàn)管道表面布滿(mǎn)了高密度的腐蝕坑，坑深目測(cè)在12mm之間；室內(nèi)部分的管道則沒(méi)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(lèi)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(gè)圓周所處的運(yùn)行環(huán)境基本是一致的，上部和下部的腐蝕情況因那個(gè)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(diǎn)，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(duì)管道的腐蝕產(chǎn)生了主要的影響。這是因?yàn)橄掠甑臅r(shí)候，管道上表面的水能很快排除或蒸發(fā)掉。由經(jīng)驗(yàn)可知，下表面會(huì)有水滴長(zhǎng)時(shí)間地附著在上面（這種情況在近10年的使用過(guò)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(guò)程中也曾做過(guò)幾次防腐保養(yǎng)。但從現(xiàn)場(chǎng)的腐蝕情況來(lái)看，在投用后的防腐保養(yǎng)前很可能都沒(méi)有把原來(lái)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(shì)。2） 腐蝕機(jī)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(yáng)極反應(yīng)，結(jié)果使管道表面產(chǎn)生點(diǎn)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(guò)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(mén)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(shí)停機(jī)，沒(méi)有造成太大損失。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察，發(fā)現(xiàn)該制冷系統(tǒng)中的1臺(tái)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(kāi)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(lái)，灑落到該接管的表面上，如圖2所示。制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，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(kāi)裂。同時(shí)，在大量的立式冷凝器檢驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，從冷凝器頂部和蓄水池里飛濺出來(lái)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(gè)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(jī)理，和上例液化石油氣管道系統(tǒng)中的機(jī)理是類(lèi)似的，但冷凝器接管部分的腐蝕有些不同。接管表面長(zhǎng)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(guò)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(huì)引起設(shè)備的腐蝕。這和設(shè)備的材質(zhì)種類(lèi)，防腐油漆的完好，使用年限的長(zhǎng)短以及設(shè)備的維護(hù)情況等因素有關(guān)。例如，在投用時(shí)間較短的設(shè)備和定期維護(hù)的設(shè)備中就基本不會(huì)發(fā)生噴淋腐蝕。因?yàn)檫@些設(shè)備的表面狀況良好，在一定時(shí)間內(nèi)，噴淋水還無(wú)法達(dá)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(gè)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(gè)辦法在夏天還可以避免壓力管道受到太陽(yáng)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(guò)在冷凝器的頂部及蓄水池上方設(shè)置擋板來(lái)預(yù)防。 4 結(jié)束語(yǔ)1）雖然金屬的腐蝕不可避免，但通過(guò)采取合理的預(yù)防措施，噴淋腐蝕是不可避免的。 2）受檢