
醋酸的腐蚀作用与防护.ppt
95页醋酸的腐蚀与防护醋酸的腐蚀与防护一、醋酸的腐蚀特征一、醋酸的腐蚀特征二、几种主要材料在醋酸中的腐蚀二、几种主要材料在醋酸中的腐蚀三、三、 醋酸生产设备的腐蚀与防护醋酸生产设备的腐蚀与防护四、接触高温醋酸生产装置的选材与腐蚀接触高温醋酸生产装置的选材与腐蚀五、防腐措施总结五、防腐措施总结雇运尉概立裳劲化演塌蹈嘱颅砖勃谢敦剑埂汹唁波辖撇蜗惋吁琵宁踪将祭醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护1 当当代代化化工工产产品品生生产产统统计计表表提提供供的的数数据据表表明明,醋醋酸酸的的消消费费数数量量名名列列有有机机酸酸类类之之首首在在化化工工、、纺纺织织、、轻轻工工、、医医药药、、食食品品等等领领域域的的工工业业生生产产中中,醋醋酸酸常常是是重重要要的的化化工工原原料料在在金金属属加加工工工工业业的的金金属属材材料料酸酸浸浸、、金金属属设设备备的的化化学学清清洗洗及及油油气气井井的的酸酸化化采采油油工工艺艺等等过过程程,醋醋酸酸起起到到重重要要的的作作用用然然而而,应应当当指指出出,在在脂脂肪肪酸酸中中,醋醋酸酸属属于于仅仅次次于于蚁蚁酸酸(甲甲酸酸)的的强强酸酸之之一一。
在在醋醋酸酸的的工工业业生生产产及及在在各各个个领领域域应应用用过过程程,依依其其本本身身的的纯纯度度、、浓浓度度及及温温度度等等工工艺艺条条件件的的差差异异,对对金金属属呈呈现现不不同同程程度度的的腐腐蚀蚀作作用用,对对安安全全生生产产及及应应用用均均可可能能构构成成不不同同程程度度的的破破坏坏作作用用因因之之,熟熟悉悉醋醋酸酸对对金金属属的的腐腐蚀蚀特特征征, 是十分必要的是十分必要的嘎介斯责楔辞肤疮请阶军篮绷母安哄厘邮株孟囚办袭宪语苍捂侄支土娃演醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护2 醋酸的腐蚀性是相当强的,尤其在高温条件下,金属在醋醋酸的腐蚀性是相当强的,尤其在高温条件下,金属在醋酸中发生电化学腐蚀反应,其腐蚀速率和形态与醋酸的浓度、酸中发生电化学腐蚀反应,其腐蚀速率和形态与醋酸的浓度、温度、以及杂质的性质、数量有密切的关系,而所有杂质中以温度、以及杂质的性质、数量有密切的关系,而所有杂质中以氧的作用最为明显氧的作用最为明显1. 无氧醋酸无氧醋酸在无氧或少氧条件下,醋酸呈还原性,金属发生阴极反应为析在无氧或少氧条件下,醋酸呈还原性,金属发生阴极反应为析氢反应的电化学腐蚀。
氢反应的电化学腐蚀1)贵金属如金、银和铜,在非氧化性酸中具有较高的耐蚀能力;)贵金属如金、银和铜,在非氧化性酸中具有较高的耐蚀能力;2)铁、铝、锌和钛等,在非氧化性酸中会发生明显的析氢反应,)铁、铝、锌和钛等,在非氧化性酸中会发生明显的析氢反应,造成金属的阳极溶解对于表面能形成致密氧化膜的金属,在造成金属的阳极溶解对于表面能形成致密氧化膜的金属,在空气中放置一段时间后,再放入非氧化性介质中,不会马上发空气中放置一段时间后,再放入非氧化性介质中,不会马上发生剧烈的腐蚀反应,会出现诱导期,在诱导期间,金属表面钝生剧烈的腐蚀反应,会出现诱导期,在诱导期间,金属表面钝化膜缓慢溶解化膜缓慢溶解一、醋酸的腐蚀特征一、醋酸的腐蚀特征询丛梅垄敲胺擒昔对挫晦坎掸霍瓶巩皖瞬纬饥侈左命肚昂技叶钩硒郎肿鹿醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护32.含氧醋酸含氧醋酸在充分曝气条件下,醋酸腐蚀特性与一般氧化性酸相似在充分曝气条件下,醋酸腐蚀特性与一般氧化性酸相似1)电位较负,又不能形成钝化膜如锌、镁等,腐蚀速度)电位较负,又不能形成钝化膜如锌、镁等,腐蚀速度由腐蚀电位、析氧和析氢反应共同确定由腐蚀电位、析氧和析氢反应共同确定。
2)电位较正,但无法形成钝化膜,如铜,在介质中形成)电位较正,但无法形成钝化膜,如铜,在介质中形成的氧化膜呈疏松态,耐蚀性较差,其腐蚀速度主要取决的氧化膜呈疏松态,耐蚀性较差,其腐蚀速度主要取决于吸氧反应和表面膜性能生成的腐蚀产物为一价或二于吸氧反应和表面膜性能生成的腐蚀产物为一价或二价铜盐,易溶解不具有保护作用,腐蚀速度较快价铜盐,易溶解不具有保护作用,腐蚀速度较快3)形成钝化膜,如钛、铝、不锈钢腐蚀速度决定于金)形成钝化膜,如钛、铝、不锈钢腐蚀速度决定于金属特性,即形成钝化膜的能力,钝化膜的结构,性能以属特性,即形成钝化膜的能力,钝化膜的结构,性能以及进入钝化膜的阴离子性质及进入钝化膜的阴离子性质打瞄肇迭躬誊侍税芋踊苞谎窍李萧惨峰雄缕虑悼茶馁募狗农吮贡驱端毒防醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护4 1.对铁及碳钢的腐蚀对铁及碳钢的腐蚀 醋酸对铁及碳钢具有腐蚀作用醋酸对铁及碳钢具有腐蚀作用,在较高的温度条件下在较高的温度条件下,任何浓度的醋酸溶液任何浓度的醋酸溶液,均对铸铁及碳钢产生剧烈的腐蚀作均对铸铁及碳钢产生剧烈的腐蚀作用用,在高温时尤为剧烈故在工业生产时在高温时尤为剧烈。
故在工业生产时,多不选用铁及多不选用铁及碳钢作为醋酸的生产及储存设备的材质碳钢作为醋酸的生产及储存设备的材质2. 对不锈钢的腐蚀 对不锈钢的腐蚀醋酸的浓度、温度、杂质、汽液相变、流动冲刷、加热醋酸的浓度、温度、杂质、汽液相变、流动冲刷、加热面及冷凝液膜等因素对不锈钢的腐蚀均有不同程度的影面及冷凝液膜等因素对不锈钢的腐蚀均有不同程度的影响其中,高温醋酸、特别是含有一些特定杂质的高温醋高温醋酸、特别是含有一些特定杂质的高温醋酸酸,对设备和管道的腐蚀十分严重对设备和管道的腐蚀十分严重 二、 几种主要材料在醋酸中的腐蚀二、 几种主要材料在醋酸中的腐蚀忍支刽南颅哉逞嚎培僻堵淫舜沃婴胀讥皑膝容茬仿需如樱勒直惫洽郡代壬醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护5影响因素:影响因素:1)醋酸浓度的影响 )醋酸浓度的影响 一般地说一般地说,随着醋酸浓度的升高随着醋酸浓度的升高,不锈钢的耐蚀性能降低不锈钢的耐蚀性能降低因为醋酸浓度增加使因为醋酸浓度增加使pH值下降值下降,即氢离子浓度增加这样即氢离子浓度增加这样,氢的去极化和氧的去极化过程将变得更容易,从而使腐蚀氢的去极化和氧的去极化过程将变得更容易,从而使腐蚀速度加快。
速度加快实验证明实验证明,醋酸浓度在醋酸浓度在48%~~93%(质量分数质量分数)时,对含钼不时,对含钼不锈钢产生严重腐蚀,其中尤以浓度为锈钢产生严重腐蚀,其中尤以浓度为78%时最为严重时最为严重樊瞪榨疑幽身激皮彻论捶诧屁夫迁研佑升奄苯辜敌显砷硼选塑怔辰茵隐秧醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护6醋酸对不锈钢的腐蚀属于电化学腐蚀醋酸对不锈钢的腐蚀属于电化学腐蚀,随着温度的升高随着温度的升高,其腐蚀速度增大其腐蚀速度增大因为温度的升高因为温度的升高,增大了不锈钢钝化膜的溶解速度增大了不锈钢钝化膜的溶解速度3)温度的影响)温度的影响2)溶解氧的影响溶解氧的影响醋酸中的溶解氧对不锈钢腐蚀影响很大,通入氧气,腐醋酸中的溶解氧对不锈钢腐蚀影响很大,通入氧气,腐蚀速率增加为不通氧时的蚀速率增加为不通氧时的2倍,通氧时全面腐蚀和孔蚀倍,通氧时全面腐蚀和孔蚀都很严重醋酸中溶解氧达到一定值时,在有害阴离子都很严重醋酸中溶解氧达到一定值时,在有害阴离子的共同作用下,会发生氧去极化腐蚀的共同作用下,会发生氧去极化腐蚀 昌宇鉴傲蛋照桶抽殊狭秽祟跑消绕贤卷造察密矾庞浑泽暴溅袄颗沪秽郸湾醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护7生产实践证明生产实践证明,由于设备的加热面温度往往比介质的温由于设备的加热面温度往往比介质的温度高得多度高得多,因此因此,许多再沸器、蒸发器的不锈钢加热管在许多再沸器、蒸发器的不锈钢加热管在沸腾醋酸的作用下沸腾醋酸的作用下,首先遭到腐蚀。
首先遭到腐蚀低温的醋酸溶液中低温的醋酸溶液中,几乎所有的不锈钢均具有较好的几乎所有的不锈钢均具有较好的耐腐蚀性能耐腐蚀性能,特别是当醋酸溶液中含有少量氧化性物特别是当醋酸溶液中含有少量氧化性物质时质时,耐腐蚀性能更为优异但温度升高耐腐蚀性能更为优异但温度升高,特别是当特别是当醋酸溶液中含有还原性物质时醋酸溶液中含有还原性物质时,不锈钢的腐蚀变得加不锈钢的腐蚀变得加剧坝当补妮疮郭守掐沙舷菲懈磺轮臃赵颁匈礼悍谦豢脓苞摹玉逛辟汪舆喧悟醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护8含含2%Mo的的316SS比不含比不含Mo的的304SS在高温醋酸介质在高温醋酸介质中有更好的耐蚀能力中有更好的耐蚀能力 304SS只适用于室温浓醋酸只适用于室温浓醋酸或浓度低于或浓度低于50%的高温醋酸中而的高温醋酸中而316型不锈钢可适型不锈钢可适用于温度低于沸点的任何浓度的含氧醋酸中用于温度低于沸点的任何浓度的含氧醋酸中箍飘羞雅蒙翱卉做晋膜糯诚诬足地蠢魏肘桩痪京沤赊香牢泰硕尧恭堪栓乎醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护9316型不锈钢可用作温度低于沸点(型不锈钢可用作温度低于沸点( < 110℃℃ )),且含且含Cl-,,Br- 、甲酸较少的有溶解氧的任何浓度醋酸中。
甲酸较少的有溶解氧的任何浓度醋酸中随温度升高,沸腾少氧,以及随温度升高,沸腾少氧,以及Cl-,,Br- 、甲酸等杂质含量增、甲酸等杂质含量增加,将发生严重均匀腐蚀与局部腐蚀,尤其焊缝腐蚀加,将发生严重均匀腐蚀与局部腐蚀,尤其焊缝腐蚀这时应选用这时应选用904L,,254SMo(00Cr20Ni18Mo6CuN)等不锈钢等不锈钢现象:一部分高钼不锈钢制造的塔器均有较大程度腐蚀,现象:一部分高钼不锈钢制造的塔器均有较大程度腐蚀,原因:在醋酸精馏塔与回收塔工艺环境下,由于强烈的气液原因:在醋酸精馏塔与回收塔工艺环境下,由于强烈的气液混合性流动冲刷、对流与扩散,混合性流动冲刷、对流与扩散,MoO4 2-来不及沉积,铬钝化来不及沉积,铬钝化膜无法修复,从而露出新鲜表面加速腐蚀膜无法修复,从而露出新鲜表面加速腐蚀缆源疼规楼撇犁穗伊混姥肢苞瞩芋涧讥淋生蝗吏鲜倒井山俩廖囚侩歌世易醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护10 不锈钢在醋酸中的腐蚀行为除决定于氧气外,很大程度上决定不锈钢在醋酸中的腐蚀行为除决定于氧气外,很大程度上决定所含的还原性杂质与重金属变价阳离子所含的还原性杂质与重金属变价阳离子。
如果醋酸的纯度很高如果醋酸的纯度很高,则不论在热醋酸或醋酸蒸气中则不论在热醋酸或醋酸蒸气中,1Cr18Ni9Ti和和1Cr18Ni12Mo2Ti都具有优良的耐蚀性都具有优良的耐蚀性,而杂质而杂质的存在显著降低了不锈钢的耐蚀性的存在显著降低了不锈钢的耐蚀性多种有机酸的混合物比单一有机酸具有更大的腐蚀性多种有机酸的混合物比单一有机酸具有更大的腐蚀性,这些杂这些杂质有质有Cl-- 、丁烯醛、、丁烯醛、 SO4 2- 、醋酐、甲酸、Fe、醋酐、甲酸、Fe2+、H、Hg和S等和S等吉化研究院对北京有机化工厂等醋酸设备腐蚀原因分析表明:吉化研究院对北京有机化工厂等醋酸设备腐蚀原因分析表明:醋酐、醋酐、Fe 3+、、Cu 2+及还原性有机杂质如醛、酯等均会加速不锈及还原性有机杂质如醛、酯等均会加速不锈钢在醋酸中腐蚀钢在醋酸中腐蚀影响能力:影响能力: Fe 3+ +Cu 2++醋酐醋酐>醋酐醋酐> Fe 3+醋酐醋酐+还原性有机物还原性有机物4). 杂质的影响杂质的影响舅幅杭蓑赴董弹喷王找叉陇烈蘑捻矛领额塞如克疡斗弓囊崭荡售桩逆吾狡醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护11(1)Cl--的影响的影响:醋酸中含有氯离子会大大加速对不锈钢的腐蚀速度醋酸中含有氯离子会大大加速对不锈钢的腐蚀速度,其来其来源除原料带入外源除原料带入外,还从工艺水中带入。
还从工艺水中带入氯离子的半径小氯离子的半径小,易渗透到不锈钢的钝化膜中易渗透到不锈钢的钝化膜中,引起点蚀引起点蚀当醋酸溶液中存在氯离子时当醋酸溶液中存在氯离子时,从加热到沸腾从加热到沸腾,氯离子会带入氯离子会带入汽相汽相,从而使与汽相接触的不锈钢的腐蚀速率加大从而使与汽相接触的不锈钢的腐蚀速率加大腐蚀速率可由无氯离子时的腐蚀速率可由无氯离子时的0.2mmmm/a增加到a增加到1.564mmmm/aa,并使表面形成点蚀和蚀坑并使表面形成点蚀和蚀坑在在99%的醋酸中的醋酸中,极微量的氯离子就能破坏不锈钢的稳定极微量的氯离子就能破坏不锈钢的稳定性当99%的醋酸中的醋酸中Cl--含量从含量从0.0002%增加到增加到0.002%时时,不锈钢的腐蚀速度就从不锈钢的腐蚀速度就从0.001mmmm/a增加到a增加到1.8mmmm/a怒臻勒肺赴宽痴病寥煎诡蟹青杂统凉晾州闰君事弦涵已柜朗尸其坚峰兽廷醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护12(2)丁烯醛的影响丁烯醛的影响:生产实践证明生产实践证明,在醋酸蒸馏过程中在醋酸蒸馏过程中,丁烯醛是促进醋酸腐蚀丁烯醛是促进醋酸腐蚀的主要杂质四川维尼纶厂醋酸乙烯的D的主要杂质。
四川维尼纶厂醋酸乙烯的D-594塔塔底丁烯塔塔底丁烯醛含量在醛含量在0.030237%的条件下的条件下,尚可使用含钼不锈钢尚可使用含钼不锈钢,当丁当丁烯醛的浓度进一步提高时烯醛的浓度进一步提高时,对含钼不锈钢的腐蚀加剧对含钼不锈钢的腐蚀加剧,因此因此DD-621塔的塔板只能用纯钛塔的塔板只能用纯钛3)SO4 2-的影响的影响: SO4 2-的存在的存在,特别是在有水的条件下特别是在有水的条件下,不锈钢的腐蚀速度大不锈钢的腐蚀速度大大加速摔塘揍堕罕第于也荒摸佣状翟阉卖帚此懂捧惦堪柞播湍痪缕仿乃毕甘逾寂醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护13(4)醋酐的影响醋酐的影响:醋酸中醋酐的存在使不锈钢的腐蚀性显著增加醋酐浓醋酸中醋酐的存在使不锈钢的腐蚀性显著增加醋酐浓度在度在40-70%的中间浓度时,腐蚀速率最大%的中间浓度时,腐蚀速率最大 福建维尼纶厂在使用进口醋酸中含有醋酐福建维尼纶厂在使用进口醋酸中含有醋酐,使蒸发器的腐使蒸发器的腐蚀大大加速一台蚀大大加速一台0CrCr17NiNi14MoMo3的醋酸蒸发器使的醋酸蒸发器使用用3个月后个月后,列管壁最薄的地方只有列管壁最薄的地方只有0.5mm左右mm左右,只好更换只好更换。
干纳铃逝广茹亥氮兴懂磷溺珍搐算脏邑洼沤罩失段挽庚惊缮虐周早娩溶搜醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护14(5)甲酸的影响甲酸的影响: 醋酸中带有甲酸杂质同样也使不锈钢的腐蚀加速醋酸中带有甲酸杂质同样也使不锈钢的腐蚀加速皑桓灭虽绿砾裙邯沤更挺涉弄儒涤威筑键可篷辈霄录春萧央乎竖掠棠果蛆醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护15(6)Fe 2+的影响的影响:Fe 2+的存在加速了醋酸对不锈钢的腐蚀的存在加速了醋酸对不锈钢的腐蚀,对对0CrCr17NiNi14MoMo3来说来说,几乎成线性关系几乎成线性关系当醋酸中的当醋酸中的Fe 2+含量在含量在0.5%~~1%范围内时范围内时,腐蚀最剧烈腐蚀最剧烈7)高氯酸的影响高氯酸的影响高氯酸对不锈钢钝化膜也有较大破坏作用高氯酸对不锈钢钝化膜也有较大破坏作用钾盐的高氯酸根对加速腐蚀影响最大,含钾盐的高氯酸根对加速腐蚀影响最大,含H+的高氯酸根的高氯酸根影响最小影响最小 嚣疫枷菩呢妹溃碍墨素惩滇涩碗械闸据遂沼笋怒赠寿铬吐沸知量邪辈伍私醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护168)其他因素的影响 其他因素的影响 汽液相变、液流冲刷、加热和冷凝液膜均可对腐蚀带来汽液相变、液流冲刷、加热和冷凝液膜均可对腐蚀带来影响。
影响当介质中有杂质离子时当介质中有杂质离子时,上列因素会大大加速腐蚀上列因素会大大加速腐蚀,其中其中特别是前二者这些外部条件通过腐蚀介质内杂质离子特别是前二者这些外部条件通过腐蚀介质内杂质离子的作用的作用,使不锈钢表面钝化膜遭受破坏使不锈钢表面钝化膜遭受破坏一般情况下一般情况下,液态醋酸比汽态醋酸的腐蚀要严重些液态醋酸比汽态醋酸的腐蚀要严重些,特别特别是两相界面处或发生相变时的腐蚀最严重是两相界面处或发生相变时的腐蚀最严重,即使是高牌即使是高牌号的不锈钢也难以适应另外号的不锈钢也难以适应另外,流动冲刷所造成的腐蚀流动冲刷所造成的腐蚀也是相当严重的也是相当严重的赏族酱俘令冰撇埃燥菜笆埠该祖男酬邻怀人埔兜超残乌丁基谭淮冷汽盖明醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护171)钛在醋酸溶液不受浓度的限制,温度直至)钛在醋酸溶液不受浓度的限制,温度直至200-230℃只要溶液接触空气,或含有其它能促进其钝化的物质,只要溶液接触空气,或含有其它能促进其钝化的物质,即使含有还原性杂质,如甲酸,即使含有还原性杂质,如甲酸,Cl--,,Br--等,钛仍然等,钛仍然是一种十分优良的耐蚀材料是一种十分优良的耐蚀材料。
钛在醋酸中优良的耐蚀性主要决定于氧化剂形成的钝化钛在醋酸中优良的耐蚀性主要决定于氧化剂形成的钝化膜,氧化剂除氧外,还包括水,重金属离子、硝酸、铬膜,氧化剂除氧外,还包括水,重金属离子、硝酸、铬酸、氮气等均为致钝剂酸、氮气等均为致钝剂3.钛在醋酸中的腐蚀钛在醋酸中的腐蚀硬柏脊荡虑况藤为幸檀嵌掉徒牧烹狡濒活惩空护命销伸瞥眠檀捷杯摇戊枢醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护18在阿莫柯法生产在阿莫柯法生产PTA装置中装置中,醋酸虽然含有醋酸虽然含有Br--,但由于充气,但由于充气而具有氧化性而具有氧化性,能够使钛钝化,钝化膜足以抵抗含能够使钛钝化,钝化膜足以抵抗含Br--醋酸的醋酸的腐蚀2)在隔绝空气且无缓蚀剂,又含有)在隔绝空气且无缓蚀剂,又含有I-的醋酸溶液中,耐蚀性的醋酸溶液中,耐蚀性较差较差.3)在全浓度醋酸中钛具有较高的耐蚀性,但其耐蚀性还受到)在全浓度醋酸中钛具有较高的耐蚀性,但其耐蚀性还受到物料中还原性杂质的影响,在含有物料中还原性杂质的影响,在含有0.5%~~ 5%醋酐的醋酐的>98%醋醋酸中,且在无水少氧沸腾条件下,钛会遭到点蚀与均匀腐蚀酸中,且在无水少氧沸腾条件下,钛会遭到点蚀与均匀腐蚀。
浙宏否讣咳关保巍并毖雇炒藏磺罩焕杭氰矿瘫漓六什硷饶褒邮商丧腾齐巾醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护19钛在高温下能与多种元素发生反应钛在高温下能与多种元素发生反应,钛的吸氢量钛的吸氢量>0.01%时易产生氢脆时易产生氢脆.钛在非氧化性醋酸溶液中有吸氢的现象钛在非氧化性醋酸溶液中有吸氢的现象,尤其是在尤其是在90-130 ℃ 工艺温度吸氢很剧烈工艺温度吸氢很剧烈,有人推断用钛有人推断用钛作醋酸精镏塔很可能在作醋酸精镏塔很可能在5年左右就会发生严重的脆裂年左右就会发生严重的脆裂.实际上钛设备在某些醋酸环境中使用表面光亮实际上钛设备在某些醋酸环境中使用表面光亮,或有一层或有一层紫蓝色或五彩色的钝化膜紫蓝色或五彩色的钝化膜,说明腐蚀率很低说明腐蚀率很低,耐蚀性很好耐蚀性很好,一般不会吸氢一般不会吸氢,导致氢脆导致氢脆4)钛及钛合金在沸腾浓醋酸含醋酐及少水的环境中,)钛及钛合金在沸腾浓醋酸含醋酐及少水的环境中,以及在甲醇羰基化生产反应中副反应会产生氢,钛材会以及在甲醇羰基化生产反应中副反应会产生氢,钛材会产生氢脆与氢蚀,应慎重使用产生氢脆与氢蚀,应慎重使用椿拙入揍矛楼藏埂驼劳葫唇坠配聂辗秘束况却价快揉瘫靶恰票警夺嚼汉肛醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护20 工业纯钛工业纯钛TA2在醋酸介质中基本不腐蚀,而在有浓度差在醋酸介质中基本不腐蚀,而在有浓度差异的醋酸回收塔中局部腐蚀严重,分析其原因主要是电化学异的醋酸回收塔中局部腐蚀严重,分析其原因主要是电化学腐蚀。
腐蚀由于醋酸原料是从中部加料口加入由于醋酸原料是从中部加料口加入,使提馏段的浓度急剧发使提馏段的浓度急剧发生变化生变化,钛在还原性酸中的电极电位与pH值呈线形关系钛在还原性酸中的电极电位与pH值呈线形关系,塔塔顶浓度很低顶浓度很低,控制在控制在0 .1%以下以下,电极电位较正电极电位较正,构成电池腐蚀构成电池腐蚀的阴极的阴极,提馏段醋酸浓度较高提馏段醋酸浓度较高,塔釜为塔釜为99. 5%以上以上,电极电位电极电位较负较负,构成电池腐蚀的阳极尤其是在加料口附近构成电池腐蚀的阳极尤其是在加料口附近,由于浓度由于浓度差产生电池腐蚀的电动势差产生电池腐蚀的电动势,且电池腐蚀电路的电阻较小且电池腐蚀电路的电阻较小,因而因而腐蚀比较严重腐蚀比较严重碟父践烃篓撩忠刃膊墅辖蛊柬凭寒腊贾别象枢节志吸棍岭晶座鳖填障颗徒醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护21 在提馏段除了塔壁与塔盘产生严重的均匀腐蚀外在提馏段除了塔壁与塔盘产生严重的均匀腐蚀外,在在支撑圈与塔盘之间产生缝隙腐蚀及氢脆支撑圈与塔盘之间产生缝隙腐蚀及氢脆缝隙腐蚀首先从缝隙处开始缝隙腐蚀首先从缝隙处开始,然后扩展到整个原来钝化的然后扩展到整个原来钝化的外表面外表面,从残存的支撑圈发现有密集的蚀坑从残存的支撑圈发现有密集的蚀坑,端面金属出端面金属出现分层。
由于在缝隙处发生氧化现分层由于在缝隙处发生氧化 还原反应还原反应,阳极溶解析阳极溶解析氢产生氢产生,扩散到钛原子中的氢使金属延展性显著下降扩散到钛原子中的氢使金属延展性显著下降,出出现脆化的现象在金属中原子氢在缺陷处结合成分子现脆化的现象在金属中原子氢在缺陷处结合成分子,形形成巨大的压力成巨大的压力,从而导致金属分层、鼓泡和开裂越接近从而导致金属分层、鼓泡和开裂越接近塔釜塔釜,水的含量越小水的含量越小,缝隙腐蚀及氢脆的倾向越严重缝隙腐蚀及氢脆的倾向越严重影残啡芝膝抬氟鹅闭粘居舞蛤褂绅堆操甚曙骋惺邪蔼层腥葫勘伊拷冀啡砾醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护22防止钛腐蚀的方法防止钛腐蚀的方法1). 牺牲阳极保护 牺牲阳极保护事实证明事实证明,采用牺牲阳极保护可以抑制醋酸对钛的腐蚀采用牺牲阳极保护可以抑制醋酸对钛的腐蚀用多层用多层316L塔板代替加料口处的钛塔板在沸腾的醋酸L塔板代替加料口处的钛塔板在沸腾的醋酸溶液中溶液中,316L材料的电极电位较钛更负L材料的电极电位较钛更负,优先产生阳极溶优先产生阳极溶解解,减少了对钛阳极的腐蚀减少了对钛阳极的腐蚀,甚至使钛表面处于钝化甚至使钛表面处于钝化。
DT 606塔在修复塔在修复6个月后个月后,停车检查发现有一层不锈钢塔板腐停车检查发现有一层不锈钢塔板腐蚀穿孔蚀穿孔,而塔壁及支撑圈完好而塔壁及支撑圈完好,局部腐蚀仅为局部腐蚀仅为0 2mm舶椽貉勇岂忌悍渡呵荡谜傣捞眺不车勺鹰蜡葵咳剔删村翻啃岛滔贝穗悬缓醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护232) 加入氧化剂 加入氧化剂腐蚀介质中加入氧化剂可以使金属过渡到钝态,从而提高钛腐蚀介质中加入氧化剂可以使金属过渡到钝态,从而提高钛的腐蚀稳定性的腐蚀稳定性钛是易钝化金属,阳极性缓蚀剂具有实际意义钛是易钝化金属,阳极性缓蚀剂具有实际意义作为对钛缓蚀最有效的缓蚀剂是:氧和空气、氧化性金属离作为对钛缓蚀最有效的缓蚀剂是:氧和空气、氧化性金属离子、氧化性阴离子及水子、氧化性阴离子及水氧化剂的作用在于它使阳极极化显著增加,大于临界钝化电氧化剂的作用在于它使阳极极化显著增加,大于临界钝化电流密度时使钛处于钝态氧和钛有很强的亲和力,当阳极电流密度时使钛处于钝态氧和钛有很强的亲和力,当阳极电流大于临界钝化电流密度时,氧与钛生成流大于临界钝化电流密度时,氧与钛生成TiO2,一层致密的,一层致密的氧化膜使钛处于钝态,钛塔中通氧有利于提高钛的钝性。
氧化膜使钛处于钝态,钛塔中通氧有利于提高钛的钝性溪羞惊癌辈效淹华近贴灾陈夷暗米肚瞪乙乃开祷鸣凛手宰嘛毫镜笆悬酬人醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护243) 合金化 合金化钛在酸中无论处于活态或钝态钛在酸中无论处于活态或钝态,当其腐蚀主要受阳极过程当其腐蚀主要受阳极过程控制时控制时,通过合金化提高钛耐蚀性的基本出发点是:通过合金化提高钛耐蚀性的基本出发点是:用降低钛的活性、提高钛的钝性的合金元素使钛合金化用降低钛的活性、提高钛的钝性的合金元素使钛合金化,从而提高钛的耐蚀性从而提高钛的耐蚀性钛钼合金钛钼合金,钼能强烈降低钛的阳极溶解倾向钼能强烈降低钛的阳极溶解倾向,使临界电流降使临界电流降低低,活化区缩小活化区缩小,使合金自溶解速度降低因此钛中加入钼使合金自溶解速度降低因此钛中加入钼能显著提高钛的稳定性能显著提高钛的稳定性钛与各种元素组成的合金表明钛与各种元素组成的合金表明,钼能有效地提高钛在还原钼能有效地提高钛在还原性介质中的耐蚀性常用的钛钼合金有T性介质中的耐蚀性常用的钛钼合金有Ti 30MMo、T、Ti 32MMo,可用于加料口及测温口接管可用于加料口及测温口接管我欲酋贮腾腆确诧垄思十碉盐其跌涂叛母饺迸埂飞赡母巴致疙篡骏氮椒殃醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护25钛钽合金钛钽合金,钽与钼一样钽与钼一样,可显著提高钛的腐蚀稳定性可显著提高钛的腐蚀稳定性,但但与钼不同的是与钼不同的是,钽不仅能提高钛在还原性介质中的耐蚀钽不仅能提高钛在还原性介质中的耐蚀性性,而且能提高钛在氧化性介质中的耐蚀性。
由于钛具而且能提高钛在氧化性介质中的耐蚀性由于钛具有很强的钝化能力有很强的钝化能力,在氧化、还原性介质中均有强烈的在氧化、还原性介质中均有强烈的钝化倾向钝化倾向,含钽不低于含钽不低于40%的钛钽合金的耐蚀性几乎不的钛钽合金的耐蚀性几乎不亚于纯钽并超过各种耐蚀合金由于钛钽合金昂贵亚于纯钽并超过各种耐蚀合金由于钛钽合金昂贵,故故只能局部使用只能局部使用比杖晴囚芹雄朝远褪货纯惦厕抹善傲剩裕谭庄滓管沛答抛罐娩姐寒均寡钩醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护261)铜及铜合金铜及铜合金(硅青铜硅青铜,铝青铜等铝青铜等)在稀醋酸及冰醋酸溶液在稀醋酸及冰醋酸溶液中,在中性及还原性环境条件下,具有较好的耐腐蚀性中,在中性及还原性环境条件下,具有较好的耐腐蚀性能,可以作为醋酸生产、储运等设备的结构材质实践能,可以作为醋酸生产、储运等设备的结构材质实践表明,其使用寿命达表明,其使用寿命达10年~年~30年以上2)腐蚀速率与氧含量有密切关系)腐蚀速率与氧含量有密切关系在通入空气或添加少量氧化性物质时,则其腐蚀速率可在通入空气或添加少量氧化性物质时,则其腐蚀速率可上升上升4倍倍,因之因之,选用时应予注意选用时应予注意。
3)氰化物,氨等也会加速铜的腐蚀此外)氰化物,氨等也会加速铜的腐蚀此外,黄铜黄铜(铜锌合铜锌合金金)由于在醋酸溶液中产生剧烈的脱锌腐蚀由于在醋酸溶液中产生剧烈的脱锌腐蚀,故亦应慎用故亦应慎用4. 对铜及铜合金的腐蚀 对铜及铜合金的腐蚀肥工貌盼馋扒缎跌恰笋赡漠拌描手莫佃堵淖衡明忙钝敞铀莲虹许摘板岁邢醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护27况呵疥馈威裤铀酌势拥登雅致廊埔邹逮矢锯桐笔竞京晕窜步载君搀窿峻碌醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护284)铜内所含杂质对铜的耐蚀性影响较大,特别是氧和)铜内所含杂质对铜的耐蚀性影响较大,特别是氧和硫,他们与铜生成的化合物会在晶界析出,并在腐蚀硫,他们与铜生成的化合物会在晶界析出,并在腐蚀过程优先溶解,使晶界出现空隙,严重时整个晶粒脱过程优先溶解,使晶界出现空隙,严重时整个晶粒脱落,所以在醋酸介质中采用脱氧铜落,所以在醋酸介质中采用脱氧铜•Cl--的影响的影响:醋酸中含有氯离子会大大加速对脱氧铜的腐蚀速度醋酸中含有氯离子会大大加速对脱氧铜的腐蚀速度, 对于脱氧铜材质的醋酸浓缩塔对于脱氧铜材质的醋酸浓缩塔,由于氯离子的存在由于氯离子的存在,在在塔内操作条件下形成HC塔内操作条件下形成HCl,HCHCl与水形成共沸物与水形成共沸物,其共其共沸温度为沸温度为105~~110℃,而该塔顶温度只有而该塔顶温度只有77℃,共沸物不共沸物不能从塔顶馏出能从塔顶馏出,积聚于加料段的积聚于加料段的19~~23层塔板之间层塔板之间,造造成严重的腐蚀。
成严重的腐蚀•随醋酸浓度的下降和温度的提高,腐蚀速率加快随醋酸浓度的下降和温度的提高,腐蚀速率加快态剧热恐崩掺奔咨信惑稀强畏谨溯浸汝协为灶吗靠侧耍啼院倔逛钮茁惩移醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护291)醋酸在常温条件下,对纯铝基本上不腐蚀,随温度升高腐)醋酸在常温条件下,对纯铝基本上不腐蚀,随温度升高腐蚀逐渐加剧,蚀逐渐加剧,1%的稀醋酸溶液在沸腾温度时,对铝之腐蚀速的稀醋酸溶液在沸腾温度时,对铝之腐蚀速率为常温时的百倍以上率为常温时的百倍以上当温度低于当温度低于65℃ 时,铝在任何浓度的醋酸中是耐蚀的时,铝在任何浓度的醋酸中是耐蚀的2)醋酸溶液浓度增加)醋酸溶液浓度增加,一般其腐蚀速度趋向下降一般其腐蚀速度趋向下降醋酸溶液的浓度小于醋酸溶液的浓度小于50%时,腐蚀速度较大,超过%时,腐蚀速度较大,超过75%则直线%则直线下降3)此外)此外,铝的纯度对腐蚀速率也有一定影响铝的纯度对腐蚀速率也有一定影响,纯度高的铝纯度高的铝,在表在表面上可形成致密的保护膜面上可形成致密的保护膜,屏蔽腐蚀作用屏蔽腐蚀作用纯度低的铝纯度低的铝(含有铁、硅、锰、镁、锌、钼及铝之盐类等杂质含有铁、硅、锰、镁、锌、钼及铝之盐类等杂质)在表面上在表面上,则形成疏松的膜则形成疏松的膜,屏蔽作用差屏蔽作用差,而腐蚀性能下降。
而腐蚀性能下降5. 对铝及铝合金的腐蚀 对铝及铝合金的腐蚀邹若湘秉孰丰敝膀柳击骡闲舍肺规庭篆会茫棠签涩类障炎剖艘谓萤邯普枉醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护304)纯铝的强度低)纯铝的强度低,为提高其强度为提高其强度,在保持足够的耐腐蚀在保持足够的耐腐蚀性能的前提下性能的前提下,常使用各种铝合金作为结构材质常使用各种铝合金作为结构材质(1100,3003,5052,5154等铝合金等铝合金)5)醋酸中含有杂质,如氯离子、汞离子,对铝的腐蚀)醋酸中含有杂质,如氯离子、汞离子,对铝的腐蚀速度将明显增加带有一定杂质的工业醋酸速度将明显增加带有一定杂质的工业醋酸,浓度大于浓度大于80%时时,对铝就有显著的腐蚀对铝就有显著的腐蚀;浓度达浓度达100%时时,在常温在常温下对铝就有较强的腐蚀下对铝就有较强的腐蚀吉林电石厂的试验表明吉林电石厂的试验表明, 醋酸中加入甲酸,加速了铝的醋酸中加入甲酸,加速了铝的腐蚀腐蚀,常温下甲酸对铝在醋酸中的耐蚀性已有显著的影常温下甲酸对铝在醋酸中的耐蚀性已有显著的影响倘舟占双蚊赵轰还拙址铁艇铰鸟桶颧闰筏轿轿枫濒肢体核况傲龟缩蛔物控醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护313.1选材原则选材原则 本本装装置置凡凡接接触触>65℃,,<120℃的的醋醋酸酸,,且且含含有有少少量量有有机机或或无无机机杂杂质质的的设设备备均均选选用用含含钼钼不不锈锈钢钢00Crl7Nil3M02或或0Crl8Ni12Mo2Ti,,对对>120℃含含甲甲酸酸等等杂杂质质的的醋醋酸酸设设备备,,视视腐腐蚀蚀的的严严重重程程度度,,顺顺次次选选用用00Crl7Ni13Mo2Cu,,00Cr20Ni25M04.5Cu和纯钛,和纯钛,接接触触<65℃的的醋醋酸酸设设备备可可选选用用18-8不不锈锈钢钢,,常常温温的的醋醋酸酸贮槽,选用纯铝。
贮槽,选用纯铝三、三、 醋酸生产设备的腐蚀与防护醋酸生产设备的腐蚀与防护教稼海满辙节症幸酬咒痴睡乒眩屋寿甩台酗遂滋舟虹羞纤政公侮习病飞芳醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护323.2主要腐蚀介质分析:主要腐蚀介质分析:1)高温含氯浓醋酸)高温含氯浓醋酸低温浓醋酸腐蚀性较小低温浓醋酸腐蚀性较小,纯铝或纯铝或18-8不锈钢表面处于钝不锈钢表面处于钝化状态化状态,可以作为成品酸的贮槽材料可以作为成品酸的贮槽材料.但是一旦温度升但是一旦温度升高至高至100度或沸腾度或沸腾,尤其在浓醋酸中含有一定量的氯离尤其在浓醋酸中含有一定量的氯离子子,致使不锈钢表面的钝化膜相当不稳定致使不锈钢表面的钝化膜相当不稳定.只要混入几只要混入几十至几百十至几百ppm,就会使腐蚀速度大大增加,甚至发生点就会使腐蚀速度大大增加,甚至发生点蚀还原性有机杂质,如醛、酯均会加速腐蚀还原性有机杂质,如醛、酯均会加速腐蚀心疤斑缝捡姿重闽朋颈靛诌无敏伯网材扒道鹊筛滚蜗郝穷向贿魔懒搪方伟醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护33甲酸含有比醋酸更强的还原性,在醋酸中混有甲酸,会使甲酸含有比醋酸更强的还原性,在醋酸中混有甲酸,会使含钼不锈钢腐蚀速率升高,而要使用含钼含铜的不锈钢,含钼不锈钢腐蚀速率升高,而要使用含钼含铜的不锈钢,一旦醋酸中甲酸含量超过一旦醋酸中甲酸含量超过10%,也会造成严重的腐蚀。
也会造成严重的腐蚀讨论讨论00Cr20Ni25Mo4.5Cu在甲乙混酸中的腐蚀影响因素:在甲乙混酸中的腐蚀影响因素:(一)乙酸(一)乙酸-甲酸甲酸-水三元系统不同配比对腐蚀的影响水三元系统不同配比对腐蚀的影响((1)当甲酸含量一定时,随水量增加,醋酸量减少,腐)当甲酸含量一定时,随水量增加,醋酸量减少,腐蚀率增加蚀率增加2)当醋酸含量一定时,随甲酸量增加,水量减少,腐)当醋酸含量一定时,随甲酸量增加,水量减少,腐蚀率增加蚀率增加3)当水含量一定时,随甲酸量增加,醋酸量减少,腐)当水含量一定时,随甲酸量增加,醋酸量减少,腐蚀率增加蚀率增加2)高温含氯的甲乙混酸)高温含氯的甲乙混酸处镭迁未函捏忙怨凯欢襟善银诅晒崩抹嗅侧窝必犬弟橇潦芝把卸粒娃除掐醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护34•甲酸含量在甲酸含量在2-20%范围内范围内,在在00Cr20Ni25Mo4.5Cu、、316L、、1Cr18Ni9Ti、、304四种不锈钢中四种不锈钢中,当甲酸含量为当甲酸含量为10%时时,腐蚀腐蚀最为严重最为严重•在甲、乙混合酸中在甲、乙混合酸中,不锈钢的耐蚀性以不锈钢的耐蚀性以00Cr20Ni25Mo4.5Cu、、316L、、1Cr18Ni9Ti、、304顺序依次降低。
顺序依次降低•在甲、乙混合酸中在甲、乙混合酸中,上述四种不锈钢材料均不宜采用阳极保上述四种不锈钢材料均不宜采用阳极保护将洼戮直瓢眨哗刹染核小萝贼丑扒公氖拥娇绿怒铀拎谊妄厕医晾诗特辅董醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护35(二)氯离子含量对腐蚀的影响(二)氯离子含量对腐蚀的影响 众所周知 众所周知,氯离子是加速和引起不锈钢局部腐蚀的主要原氯离子是加速和引起不锈钢局部腐蚀的主要原因氯离子半径很小因氯离子半径很小,有极强的渗透能力有极强的渗透能力,局部富集局部富集,会破坏会破坏不锈钢表面的钝化膜而沸腾的甲乙混酸物料既缺氧不锈钢表面的钝化膜而沸腾的甲乙混酸物料既缺氧,又不又不断冲刷塔体断冲刷塔体,致使不锈钢表面的钝化膜一旦破坏就很难修复致使不锈钢表面的钝化膜一旦破坏就很难修复从腐蚀试验结果看从腐蚀试验结果看,ClCl-对对00CrCr20NiNi25MoMo4 5Cu不Cu不锈钢腐蚀率的影响是很明显的当介质中没有氯离子时其锈钢腐蚀率的影响是很明显的当介质中没有氯离子时其腐蚀率很低当介质中存在氯离子时腐蚀率很低当介质中存在氯离子时,随着氯离子浓度的增随着氯离子浓度的增加加,点腐蚀明显增加点腐蚀明显增加,腐蚀率也增大。
腐蚀率也增大氯离子对纯钛与氯离子对纯钛与Ti-0.8Ni-0.3Mo合金耐蚀性影响不大合金耐蚀性影响不大巧棠弥常填栽媳卸觉籍娇棚植膀饵列答命诧妨恳帆狗迫内蝴家筛则澜诺溢醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护36(三)温度对腐蚀的影响(三)温度对腐蚀的影响随着温度升高,钢的腐蚀速度增加,尤以随着温度升高,钢的腐蚀速度增加,尤以40%甲酸甲酸40%乙酸溶液中上升幅度大乙酸溶液中上升幅度大 10%甲酸甲酸70%乙酸溶乙酸溶液中上升不明显液中上升不明显较高温度,甲酸含量较高时,表面膜稳定性降低,较高温度,甲酸含量较高时,表面膜稳定性降低,会发生活化溶解,而甲酸含量较低时,乙酸含量较会发生活化溶解,而甲酸含量较低时,乙酸含量较高有一定的自钝化能力高有一定的自钝化能力Ti-0.8Ni-0.3Mo合金对沸腾甲乙酸自钝化能力强,温合金对沸腾甲乙酸自钝化能力强,温度上升对腐蚀影响不大度上升对腐蚀影响不大床厩憾枫鹃风合旱捷境积箭鹤亥肢璃佰苞罕炒汉朔涧柱涡忌饶坍遗多之胃醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护37(四)溶解氧(四)溶解氧醋酸中溶解氧对磷脱氧铜的腐蚀影响很大,有氧,腐醋酸中溶解氧对磷脱氧铜的腐蚀影响很大,有氧,腐蚀速率提高。
蚀速率提高溶解氧对溶解氧对Mo6、、Mo4.5Cu不锈钢和钛的耐蚀性影响不不锈钢和钛的耐蚀性影响不大,只要有少量氧的存在,就会出现明显的钝化大,只要有少量氧的存在,就会出现明显的钝化辈六狮讼牢碘友座脂窃军眩密毕耿侯垫炭蹲砂扭蚀庇花妆盲洼专角沥贝浩醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护38 醋酸蒸汽对含钼不锈钢、含钼铜不锈钢、钛及钛合金、醋酸蒸汽对含钼不锈钢、含钼铜不锈钢、钛及钛合金、锆等材料均有严重腐蚀,尤其是醋酸蒸汽的冲刷,对各种锆等材料均有严重腐蚀,尤其是醋酸蒸汽的冲刷,对各种金属材料,破坏甚大钛及钛合金在接触高温缺水、醋酸金属材料,破坏甚大钛及钛合金在接触高温缺水、醋酸蒸汽或含醋酐的浓醋酸环境中,由于钝化膜不易重新形成,蒸汽或含醋酐的浓醋酸环境中,由于钝化膜不易重新形成,会造成活化腐蚀而发生氢化,表面发黑会造成活化腐蚀而发生氢化,表面发黑3)醋酸蒸汽)醋酸蒸汽科六祟堆旺挽慈倾融驹涛坟付泊荔斜仕惋雄锑络姑项滴轰所揖宾葛烫晰仇醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护391)不锈钢的腐蚀类型)不锈钢的腐蚀类型•焊区腐蚀焊区腐蚀•焊肉的均匀腐蚀,焊肉的均匀腐蚀,•焊肉的点蚀,焊肉的点蚀,•焊接缺陷在焊肉热影响区引起的缝隙腐蚀焊接缺陷在焊肉热影响区引起的缝隙腐蚀 ,,•熔合线由晶间腐蚀造成的刀口腐蚀熔合线由晶间腐蚀造成的刀口腐蚀•由焊接应力造成焊缝的应力腐蚀破裂或腐蚀疲劳由焊接应力造成焊缝的应力腐蚀破裂或腐蚀疲劳•焊缝组织选择性腐蚀焊缝组织选择性腐蚀3.3 主要腐蚀类型分析主要腐蚀类型分析底颠髓轧俞锄鬼衅簇这夫悸李塞怨孕逝复颂闲嗅舶俯是笨景捌驶弘后爹耻醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护40晶间腐蚀机理晶间腐蚀机理1、贫化理论、贫化理论 不锈钢:贫铬,不锈钢:贫铬, 镍铬钼合金:贫钼,硬铝合金:贫铜镍铬钼合金:贫钼,硬铝合金:贫铜固溶状态固溶状态1 Cr18Ni9Ti不锈钢,在不锈钢,在450-850℃℃ 加热或缓加热或缓慢冷却,就会出现晶间腐蚀敏感性,此温度称为慢冷却,就会出现晶间腐蚀敏感性,此温度称为敏化敏化温度。
温度含碳量含碳量高高奥氏体不锈钢,碳与铬形成奥氏体不锈钢,碳与铬形成Cr23C6,高温淬火高温淬火((1050-1150))℃℃ 成为固溶状态,溶入奥氏体内,铬呈成为固溶状态,溶入奥氏体内,铬呈均匀分布,均匀分布,>12%碳的固溶度随温度降低而减少碳的固溶度随温度降低而减少,过饱和的碳形成铬的碳过饱和的碳形成铬的碳化物化物,分布在晶界上分布在晶界上.消耗大量的铬消耗大量的铬(w Cr:wc=17:1),碳的碳的扩散速度大于铬扩散速度大于铬,使晶界附近含铬量使晶界附近含铬量<12%,贫铬贫铬,构成活构成活化化-钝化电偶电池钝化电偶电池,大阴极大阴极-小阳极小阳极,加速晶界区的腐蚀加速晶界区的腐蚀碍钟傍聂悉夏蠢齿总搅膝穷烧剥采愈镁亢际味助摄速圆董羚韩喳怒蕴砸崖醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护412、晶界、晶界 相析出理论相析出理论•强化性介质中,奥氏体不锈钢也可以由强化性介质中,奥氏体不锈钢也可以由 相析出产生晶间腐蚀,相析出产生晶间腐蚀,•高铬、钼钢易形成高铬、钼钢易形成 相,相,wCr<20%不易产生,钢中含有铁素体不易产生,钢中含有铁素体形成元素如钼、硅产生形成元素如钼、硅产生 相的倾向大。
相的倾向大•对于低碳和超低碳不锈钢,因碳化物析出引起晶间腐蚀已大为对于低碳和超低碳不锈钢,因碳化物析出引起晶间腐蚀已大为减少,晶界腐蚀与减少,晶界腐蚀与 相晶界析出有关,相晶界析出有关, 相为相为FeCr金属间化合金属间化合物物wCr=18-54%,用,用wHNO365%检验碉与侦加荧款吏耽曙痒篆四可筒啪际春岂太沽絮爷桐泡磅楔琐劲笛啃伯白醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护42不锈钢焊接接头的晶间腐蚀不锈钢焊接接头的晶间腐蚀焊缝腐蚀:经固溶处理后的奥式体不锈钢,焊接后在离焊缝焊缝腐蚀:经固溶处理后的奥式体不锈钢,焊接后在离焊缝有一定距离的母材板上,由于经受了敏化加热,使得热影响有一定距离的母材板上,由于经受了敏化加热,使得热影响区发生腐蚀区发生腐蚀刀线腐蚀:加有钛、铌的不锈钢,热影响区被快速加热到刀线腐蚀:加有钛、铌的不锈钢,热影响区被快速加热到1050度且快速冷却的部分,稳定型碳化物溶解,使钢失去稳度且快速冷却的部分,稳定型碳化物溶解,使钢失去稳定化效果随后,经定化效果随后,经500-900度加热,度加热,M23C6重新沿晶界析出重新沿晶界析出而引起腐蚀而引起腐蚀紧邻焊缝母材的一条窄带内。
紧邻焊缝母材的一条窄带内续汰胶加窍穿挥山营奋亩未栽檀替贿雍巾壳兼呛贸匣挖萤塞帜匙断龟篇旭醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护43杆贰奉晕鲜狈驼儡些价淳萄烽婶芬沸凛卓冲力董芬斤掩迟痔尾王梧星罚脊醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护44不锈钢焊区腐蚀的主要原因不锈钢焊区腐蚀的主要原因1)由于采用稳定型不锈钢,虽可避免一般晶间腐蚀,但)由于采用稳定型不锈钢,虽可避免一般晶间腐蚀,但仍有产生刀口腐蚀的危险;仍有产生刀口腐蚀的危险;2)焊接过程中合金元素的燃损或增碳,以及焊缝及热影)焊接过程中合金元素的燃损或增碳,以及焊缝及热影响区晶粒长大,而产生优先腐蚀;响区晶粒长大,而产生优先腐蚀;3)焊接缺陷如气孔、夹渣、飞溅、延迟裂纹、收弧坑等;)焊接缺陷如气孔、夹渣、飞溅、延迟裂纹、收弧坑等;4)对于含钼奥氏体不锈钢在焊缝中会保留)对于含钼奥氏体不锈钢在焊缝中会保留 铁素体,以及铁素体,以及由多道焊接可能使由多道焊接可能使 铁素体进一步分解为铁素体进一步分解为 相,均易产生相,均易产生选选择性腐蚀或晶间腐蚀;择性腐蚀或晶间腐蚀;5)焊丝或焊条选用不妥;)焊丝或焊条选用不妥;6)由于焊接过程产生的残余应力,以及显微裂纹会导致)由于焊接过程产生的残余应力,以及显微裂纹会导致焊区应力腐蚀的发生与发展。
焊区应力腐蚀的发生与发展献获琴梯猩友携稻洞宰隅酶往蒸个倔侨寇徐惺蠕矩沫芦戍跳靶停长摧曙刘醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护45(二)活化腐蚀(二)活化腐蚀严重的均匀腐蚀伴有点蚀严重的均匀腐蚀伴有点蚀如以醋酸回收塔中段为例,由于处于如以醋酸回收塔中段为例,由于处于120℃,,25%~~50%的的醋酸,醋酸,<20%水这样的恶劣环境,还原性相当强,易使水这样的恶劣环境,还原性相当强,易使00Cr17Ni13Mo2Ti和和00Cr20Ni25Mo4.5Cu等不锈钢发生活等不锈钢发生活化溶解,前者腐蚀率大于化溶解,前者腐蚀率大于1.2mm/a,后者腐蚀率约在,后者腐蚀率约在0.3~~0.8mm/a,由于在上述介质中含有一定量的氯,易使这三种,由于在上述介质中含有一定量的氯,易使这三种不锈钢产生点蚀从金相分析来看不是沿晶界选择性腐蚀不锈钢产生点蚀从金相分析来看不是沿晶界选择性腐蚀由于均匀腐蚀速率大于点蚀速率,点坑来不及向深处发展,由于均匀腐蚀速率大于点蚀速率,点坑来不及向深处发展,材料已明显减薄了,一般形成半球状或弧状孔蚀,深度不材料已明显减薄了,一般形成半球状或弧状孔蚀,深度不大 病耘蜗牧课装况唾嘛构飞药嗣畦吮祥惶叛抚景撩庞耪杀家讹缺疼殿唐甄蚀醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护462)钛的腐蚀类型)钛的腐蚀类型•氢化腐蚀氢化腐蚀钛在醋酸蒸汽,高温缺水或含醋酐的浓醋酸中,会受到钛在醋酸蒸汽,高温缺水或含醋酐的浓醋酸中,会受到全面腐蚀,表面会形成黑色的全面腐蚀,表面会形成黑色的TiH2 层,并且层,并且H向钛基体向钛基体内渗透,形成针状的内渗透,形成针状的TiH2。
表面黑色氢化物的生长,破表面黑色氢化物的生长,破坏了钛氢化物与钛基体的粘着性,因而促进了膜的开裂,坏了钛氢化物与钛基体的粘着性,因而促进了膜的开裂,易于被流动的醋酸蒸汽,高温含醋酐的浓醋酸冲走,不易于被流动的醋酸蒸汽,高温含醋酐的浓醋酸冲走,不断暴露出新鲜表面,又反复被氢化破坏刮去表面黑色断暴露出新鲜表面,又反复被氢化破坏刮去表面黑色氢化物后,粗糙不平,局部有点坑氢化物后,粗糙不平,局部有点坑•缝隙腐蚀缝隙腐蚀钛在高温架乙混酸中,偶尔会发生缝隙腐蚀醋酸回收钛在高温架乙混酸中,偶尔会发生缝隙腐蚀醋酸回收塔中钛塔板的紧固件用纯钛,因而在螺纹连接处,垫圈塔中钛塔板的紧固件用纯钛,因而在螺纹连接处,垫圈压紧的部位会发生蚀坑,蚀沟,并附有白色的压紧的部位会发生蚀坑,蚀沟,并附有白色的TiO2腐蚀腐蚀产物覆盖产物覆盖檀喻康科莽杨涌骗湍炉谤东析九菌膏塘芽输烯甸居襟皖褐手恍歌遍锻瑶币醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护47(一(一).回收塔回收塔1、腐蚀原因分析、腐蚀原因分析 主要是提浓醋酸主要是提浓醋酸,但同时也提浓了甲酸但同时也提浓了甲酸,甲酸的沸点甲酸的沸点100.8℃,低于醋酸沸点低于醋酸沸点118℃,高于水的沸点高于水的沸点100℃。
乙酸乙酸 甲酸甲酸 水三元系统共沸点为水三元系统共沸点为107.1℃因此在塔的中部形成因此在塔的中部形成乙酸乙酸 -甲酸甲酸- 水三元共沸区水三元共沸区,甲酸在塔中部不断富集甲酸在塔中部不断富集,中部中部甲酸浓度为甲酸浓度为15%-30%,有时可达到,有时可达到40%沸腾的甲乙混沸腾的甲乙混酸还原性相当强系统中约酸还原性相当强系统中约5-210ppmCl- 混入,更加剧了混入,更加剧了腐蚀性,而沸腾的物料既缺氧又不断冲刷,致使不锈钢表腐蚀性,而沸腾的物料既缺氧又不断冲刷,致使不锈钢表面的钝化膜不稳定,发生腐蚀面的钝化膜不稳定,发生腐蚀3.4 主要设备腐蚀分析主要设备腐蚀分析疹酿飞一秧赃础犯苯担阶勾爸贫若雇昼内丁蔷惦笑篱皋酝器窄狭墙眼役墅醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护48综上所述综上所述,引起回收塔中段严重腐蚀的主要原因是氯离子引起回收塔中段严重腐蚀的主要原因是氯离子从浸泡实验可以看出从浸泡实验可以看出,甲酸的浓度在甲酸的浓度在25%以下时以下时,甲酸浓甲酸浓度的变化对度的变化对00CrCr20NiNi25MoMo4.5Cu不锈钢的腐蚀影Cu不锈钢的腐蚀影响变化不大当甲酸的浓度控制在响变化不大。
当甲酸的浓度控制在25%以下以下,氯离子在氯离子在20×10-6以下时以下时,00CrCr20NiNi25MoMo4.5Cu不锈钢在回Cu不锈钢在回收塔中段可以安全使用收塔中段可以安全使用驶睬藐滩宁炔进衫擒油温房糯迭毡机肄氏灶垒膊掐匡玛汾早墓偶冲壹社豪醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护492、0Cr17Ni13Mo2Ti钢腐蚀钢腐蚀该塔最初选用该塔最初选用0Cr17Ni13Mo2Ti制作,使用三年,中间有制作,使用三年,中间有11次停车检修,腐蚀十分严重如塔中部内壁腐蚀速率次停车检修,腐蚀十分严重如塔中部内壁腐蚀速率为为1.0~~1.5mm/a(根据壁厚),而焊缝比母材严重,焊(根据壁厚),而焊缝比母材严重,焊肉不到一年全蚀完,靠塔外壁焊接加固降液板腐蚀速肉不到一年全蚀完,靠塔外壁焊接加固降液板腐蚀速度为度为3.5~~4.0mm/a,筛板腐蚀速率为,筛板腐蚀速率为4.5~~6.0mm/a,由,由于紧固件的迅速腐蚀,仅九个月使第于紧固件的迅速腐蚀,仅九个月使第15~~50层筛板倒塌层筛板倒塌说明说明0Cr17Ni13Mo2Ti根本不耐高温甲乙混酸介质的腐蚀根本不耐高温甲乙混酸介质的腐蚀。
悟制欧招巴猖责吹孰腔镶哺善旧锋塘剿氮督罚捏杂欢茵熄正躬啸镶苇酉脊醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护503、、00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢腐蚀钢腐蚀后采用后采用00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢作整塔更新中部塔壁腐蚀钢作整塔更新中部塔壁腐蚀速度(根据测厚)第一年至第五年为速度(根据测厚)第一年至第五年为0.321、、0.887、、0.354、、0.438和和0.888mm/a,但焊区腐蚀严重,每年均要焊补,,但焊区腐蚀严重,每年均要焊补,内件腐蚀比塔体严重,厚内件腐蚀比塔体严重,厚3毫米的降液板有的冲蚀殆尽,毫米的降液板有的冲蚀殆尽,有的薄如纸状有的薄如纸状5年后中段塔节仍用年后中段塔节仍用00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢更新,并与上下两段塔体对接,经两年使用,腐蚀情况钢更新,并与上下两段塔体对接,经两年使用,腐蚀情况依然有增无减,如中断的降液板、支撑圈、受压盘因蚀穿依然有增无减,如中断的降液板、支撑圈、受压盘因蚀穿已全部更换说明已全部更换说明00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢虽对高温甲乙混钢虽对高温甲乙混酸的耐蚀性比酸的耐蚀性比Mo2Ti钢有所改善,对该塔达到了一年检修钢有所改善,对该塔达到了一年检修一次的程度,但仍存在一定问题有待解决。
一次的程度,但仍存在一定问题有待解决毋仕烃猜侵熙弦智判色绣吹嫂继纽担戚县迫奠敝苦仅汉吐饶页沥人雄素杏醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护514、、TA2与与Ti-0.8Ni-0.3Mo合金腐蚀合金腐蚀TA2制的筛板经七年使用,中段光亮,下段色泽变灰,制的筛板经七年使用,中段光亮,下段色泽变灰,有一定均匀腐蚀有一定均匀腐蚀TA2与与Ti-0.8Ni-0.3Mo螺母螺杆螺母螺杆4年使年使用基本上无问题,除了用基本上无问题,除了TA2有少数缝隙腐蚀外,其他均有少数缝隙腐蚀外,其他均光亮但5年后发现第年后发现第41层筛板以下各层的紧固件出现层筛板以下各层的紧固件出现明显腐蚀,色泽变黑,外形变小,失去紧固作用接着明显腐蚀,色泽变黑,外形变小,失去紧固作用接着把第把第41层以下螺母全换作层以下螺母全换作Ti-0.8Ni-0.3Mo,但第二年又,但第二年又全部被腐蚀,而第全部被腐蚀,而第40层以上紧固件均完好如新经金相层以上紧固件均完好如新经金相分析,分析,X衍射分析,含氢量分析确证为腐蚀氢化衍射分析,含氢量分析确证为腐蚀氢化伶蒋文勋匡掣饺益绚统妈睹锋转妊词勿冠篇拿奈阿闯吮千限亿尺泣症跨尿醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护52原因原因1)下部塔体温度较高,达)下部塔体温度较高,达130℃,在沸腾,缺水,少氧,在沸腾,缺水,少氧浓醋酸中,钛及其合金表面钝化膜被破坏而重新生成,浓醋酸中,钛及其合金表面钝化膜被破坏而重新生成,会由全面腐蚀造成氢化。
会由全面腐蚀造成氢化2)钛制紧固件的棒料,超温热轧,组织中出现)钛制紧固件的棒料,超温热轧,组织中出现 相;相;3)与)与Mo4.5Cu塔体组成电偶腐蚀体系,造成阴极吸氢;塔体组成电偶腐蚀体系,造成阴极吸氢;4)钛的氢化物有各向异性,轧制板表面抗氢化性能好,)钛的氢化物有各向异性,轧制板表面抗氢化性能好,而棒材料经车削加工各表面,尤其是螺纹,最易发生氢而棒材料经车削加工各表面,尤其是螺纹,最易发生氢化5)钛螺母表面经常与钢制扳手接触,造成铁污染钛螺母表面经常与钢制扳手接触,造成铁污染 娃孟逗舵拿它萎湖膘旁吞钳巫必敌骤篆凰檀熬鹰滴垣匀帖重耕岛部拓棺恰醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护53该冷凝器的作用是将脱高沸物塔顶蒸出的醋酸冷凝,部分该冷凝器的作用是将脱高沸物塔顶蒸出的醋酸冷凝,部分作回流,部分作成品醋酸其主要技术特征见表作回流,部分作成品醋酸其主要技术特征见表4-8-1主要腐蚀部位是上管板,受醋酸蒸汽的冲蚀主要腐蚀部位是上管板,受醋酸蒸汽的冲蚀该冷凝器最早采用该冷凝器最早采用0Cr17Ni13Mo2Ti,因腐蚀改用复合钛,因腐蚀改用复合钛板作花板,因胀管处腐蚀,板作花板,因胀管处腐蚀,2年后又换上由纯钛制的设备,年后又换上由纯钛制的设备,经三年使用,发现管板口焊缝有微裂,用着色探伤发现有经三年使用,发现管板口焊缝有微裂,用着色探伤发现有微裂纹的焊接口占整个管板焊接口的一半,微裂纹长约微裂纹的焊接口占整个管板焊接口的一半,微裂纹长约4~~10mm,深约,深约0.5mm,焊缝颜色已发黑。
经上下管板对,焊缝颜色已发黑经上下管板对调使用,又产生腐蚀裂纹后又重新用调使用,又产生腐蚀裂纹后又重新用TA2制作冷凝器,制作冷凝器,1年后上管板又发生变黑,经分析确证,发生了氢化腐蚀,年后上管板又发生变黑,经分析确证,发生了氢化腐蚀,黑色产物氢含量达黑色产物氢含量达12430ppm二)、脱高沸物塔顶冷凝器(二)、脱高沸物塔顶冷凝器盔棕异猴械枢缉罐售冶排泞埃科虑尘颅楚醇器谁稀继拯厂遮倘隆奎阮荔九醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护54氢化腐蚀与焊缝微裂原因是:氢化腐蚀与焊缝微裂原因是:1)醋酸蒸汽的冲刷,钛会造成氢化腐蚀;)醋酸蒸汽的冲刷,钛会造成氢化腐蚀;2)由于钛管口有铁污染,焊接过程中,使)由于钛管口有铁污染,焊接过程中,使Fe渗入焊缝中,渗入焊缝中,产生富产生富Fe的的 相,在焊缝中以针状沉淀,由于在醋酸蒸汽相,在焊缝中以针状沉淀,由于在醋酸蒸汽中,富中,富Fe 相与基体相与基体 相之间建立电偶,针状组织被优先相之间建立电偶,针状组织被优先腐蚀,从而产生微裂纹腐蚀,从而产生微裂纹3)由于氢脆产生焊缝延迟裂纹由于氢脆产生焊缝延迟裂纹道覆胺拍产们扔淘城计猛趣狮犬随捻纹饮硅竹旁畦咋礼骇威汽赞筒镊汕司醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护55 该设备同时遭受高温醋酸的腐蚀、电化学腐蚀(由于器内上下醋酸的浓度不同引起)、应力腐蚀(由于胀管引起)、冲刷腐蚀和焊缝腐蚀等。
由于这些腐蚀的联合作用,致使列管、中央循环管、器壁、花板及釜底都遭到了严重腐蚀生产中尽管采取补焊、列管倒头使用和更换部分列管等办法,一台0Cr17Ni14Mo3Ti材质的醋酸蒸发器的寿命仍然只有几个月,最短的只有三个月,各厂都如此四川维尼纶厂的醋酸蒸发器的型式和结构虽然不同,然而开车两年来,列管的腐蚀也很严重三)、醋酸蒸发器的腐蚀凸铭禹浪阂混均封扰尚府泊僵萧迂艰童宽办汤秋食滞烟尿绢宵藤芳伸币凄醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护56 该设备同时遭高温醋酸腐蚀、焊缝腐蚀和冲刷腐蚀等,其腐蚀相当严重有些部位,如最上层受液盘的堰板为厚度3毫米的Cr18Ni12Mo2Ti,经三年使用,被腐蚀成0.5毫米,以致很多地方穿孔因而在生产中经常都要进行焊缝堆焊,被腐蚀部分的补焊,更换部分堰板和塔板等四)、醋酸精制塔的腐蚀幽建晚膜旨草帚肥纸剔帜翠旷液机猖肚坪鄙某著况瓮枢意丹挪行痕孙辗微醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护57 该设备同时遭受高温醋酸、氯离子、冲刷和相变等,其腐蚀很严重因此不得不采用价格昂贵、施工复杂的脱氧铜材质即使如此,塔板、泡罩、泡罩螺栓和泡罩螺母等仍然遭到严重腐蚀其中7~24块塔板腐蚀严重,尤以17~24块塔板的腐蚀最严重,每年检修都必须更换一批泡罩。
泡罩腐蚀失重的情况如下:新泡罩为740g,经一年运转之后,一般腐蚀的为340~350g,严重腐蚀的只有246g此外,加料口受液盘腐蚀穿孔,第24块塔板的铆钉腐蚀平,第17块塔板的吊钩腐蚀开裂等四川维尼纶厂在1982年大修时发现该塔也受到严重腐蚀,在第5、9、31块塔板的周围塔壁上发现多处腐蚀穿孔,塔内构件也不同程度地受到腐蚀在釜液泵前的过滤器内发现大量被腐蚀下来的铜屑事实证明,在高碱有水醇解工艺流程中,醋酸浓缩塔的材质采用脱氧铜仍不够理想,近年来各厂皆将该设备改为纯钛材质五)、醋酸浓缩塔的腐蚀 裔削靶筑彝称君表郁眉嘱裔鲍轨皖基壶薄痔转十秋谍饼姜踏尤钧些喻寒亥醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护58一、防止不锈钢焊区腐蚀一、防止不锈钢焊区腐蚀1)应采用超低碳钢不锈钢及相应的焊条、焊丝应采用超低碳钢不锈钢及相应的焊条、焊丝2)努力提高焊接质量,消除气孔、夹渣、未焊透、咬肉、)努力提高焊接质量,消除气孔、夹渣、未焊透、咬肉、飞溅、起弧坑和收弧坑等缺陷飞溅、起弧坑和收弧坑等缺陷3)由熟练的焊工操作,选择正确的焊接方法与工艺参数,)由熟练的焊工操作,选择正确的焊接方法与工艺参数,避免合金元素的烧损与增碳,以及焊缝与热影响区的晶粒避免合金元素的烧损与增碳,以及焊缝与热影响区的晶粒长大,避免焊缝中生成长大,避免焊缝中生成 相。
相4)严格进行酸洗钝化处理,无论是新焊制的,还是检修补)严格进行酸洗钝化处理,无论是新焊制的,还是检修补焊的不锈钢设备均需表面处理焊的不锈钢设备均需表面处理5)焊后必须进行严格检验焊后必须进行严格检验 3.5 防腐措施防腐措施吝纱淑伎了银择驰绥于孜闺玫攻功脯曳己莱沸稳偏滁腕初刽浓槛鲤淌墓撑醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护59二、防止不锈钢活化腐蚀二、防止不锈钢活化腐蚀(一)控制与改善操作条件(一)控制与改善操作条件如从醋酸脱水塔中段连续富含甲酸的物料,尽可能使塔中如从醋酸脱水塔中段连续富含甲酸的物料,尽可能使塔中甲酸含量降低至甲酸含量降低至10%以下,可显著减轻对设备的腐蚀严以下,可显著减轻对设备的腐蚀严格控制设备中氯离子浓度合避免温度大幅度变动,对安全格控制设备中氯离子浓度合避免温度大幅度变动,对安全运行是有利的运行是有利的二)努力提高设备制备质量(二)努力提高设备制备质量除提高设备焊接质量外,还应正确进行热处理,使获得单除提高设备焊接质量外,还应正确进行热处理,使获得单一奥氏体组织,如一奥氏体组织,如Mo4.5Cu钢板压制中固溶化温度为钢板压制中固溶化温度为1125℃,而实际上因条件所限在,而实际上因条件所限在1050℃处理,因不能获得处理,因不能获得相应的奥氏体,相应的耐蚀性就差。
相应的奥氏体,相应的耐蚀性就差 圭册彭竿颇抑汁绦寐至锌顷云艺苗淄奖恿豫交髓蒋圭旨档织兼砌都苇洲组醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护60(三)提高材质(三)提高材质如价格和加工条件许可,可采用耐蚀的钛合金与镍基如价格和加工条件许可,可采用耐蚀的钛合金与镍基合金三、防止钛与钛合金的氢化腐蚀三、防止钛与钛合金的氢化腐蚀1)改善操作条件,适当降低操作温度,和添加少量)改善操作条件,适当降低操作温度,和添加少量水作缓蚀剂,避免钛及合金在高温无水的浓酸环境中水作缓蚀剂,避免钛及合金在高温无水的浓酸环境中的腐蚀2)对钛制设备及零部件进行预氧化处理,严禁使用)对钛制设备及零部件进行预氧化处理,严禁使用钢制工具,以避免铁污染钢制工具,以避免铁污染3)研制新的耐蚀合金研制新的耐蚀合金柯龟郝仁班师兹瓢林拦橡坟赛汾坏激我向谋标刃递逞凿唾似瑰耙遁坊俘鹅醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护61蔓烛怀脊傀巴仙敲趟早晰么驱遭说庭斯涪斌邯再吕秩痢启杯升萄描航悔潜醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护62何兹艰辨舶袖仕盟誊欣挝冗舰娇楼嗡惺宛更疯献柴滓二鞭啥冕岭泳辰龄虎醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护634.1. 精对苯二甲酸(精对苯二甲酸(PTA)装置)装置阿莫柯法生产阿莫柯法生产PTA工艺对二甲苯工艺对二甲苯( px)为原料,醋酸为溶剂,为原料,醋酸为溶剂,醋酸钴、醋酸锰为催化剂,四溴乙烷醋酸钴、醋酸锰为催化剂,四溴乙烷(也用氢溴酸也用氢溴酸)为促进剂,为促进剂,在在200℃℃左右进行液相空气氧化,生成粗对苯二甲酸。
左右进行液相空气氧化,生成粗对苯二甲酸1.腐蚀介质分析腐蚀介质分析1)) PTA装置中的主要腐蚀介质是含溴离子的醋酸,B装置中的主要腐蚀介质是含溴离子的醋酸,Br-是是根据生产工艺需要添加的在氧化反应中根据生产工艺需要添加的在氧化反应中Brr-浓度为浓度为(1.3~~1.5)×110-55克原子/克醋酸克原子/克醋酸 Brr-比C比Cl-活性更强活性更强,对腐蚀影对腐蚀影响更大,能强烈破坏钢表面钝化膜在该环境中,对设备的响更大,能强烈破坏钢表面钝化膜在该环境中,对设备的腐蚀与温度、腐蚀与温度、 Brr-浓度、醋酸浓度浓度、醋酸浓度,固体颗粒冲刷等因素有固体颗粒冲刷等因素有关 四、接触高温醋酸生产装置的选材与腐蚀接触高温醋酸生产装置的选材与腐蚀监疲式妆顺怂孰耀液捷樱捎利脉潍苫演柞崇鲍囊佬徘绞负记唾盎雹茹学乐醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护642)醋酸浓度较高)醋酸浓度较高(大于大于90%),氧化反应的温度也比较高氧化反应的温度也比较高(186~~201℃)温温度度对对含含溴溴醋醋酸酸影影响响很很大大,,生生成成实实践践证证明明,,室室温温下下的的含含溴溴醋醋酸酸冷冷凝凝液液沉沉积积,,会会使使含含钼钼不不锈锈钢钢316L管管子子在在几几个个月月烂烂穿穿。
而而100℃以以上上含含溴溴醋醋酸酸腐腐蚀蚀更更为为严严重重,,不不仅仅会会产产生生严严重重点点蚀蚀,,而而且且也也会会大大大大加加速速含含钼钼不不锈锈钢钢均均匀匀腐腐蚀蚀速速率率所所以以一一般般大大于于105℃设备大多选用钛材设备大多选用钛材本装置不锈钢制造的设备及管道的腐蚀主要是点蚀,其原本装置不锈钢制造的设备及管道的腐蚀主要是点蚀,其原因是表面钝化膜被局部破坏,采用因是表面钝化膜被局部破坏,采用316、、316L、、317L含锰量含锰量均较高(均较高(≦≦2.0%),且含硫(%),且含硫(≦≦0.03%),在表面会形成硫%),在表面会形成硫化锰的夹杂,这些夹杂常在晶界上形成,所以这些部位是化锰的夹杂,这些夹杂常在晶界上形成,所以这些部位是最易造成点蚀的起始点溴离子是活泼的阴离子,能强烈最易造成点蚀的起始点溴离子是活泼的阴离子,能强烈的吸附在钢表面,侵蚀性很强,首先把钢表面的硫化锰夹的吸附在钢表面,侵蚀性很强,首先把钢表面的硫化锰夹杂蚀去,这样沿晶界产生一个个蚀孔,在蚀孔内,溴进一杂蚀去,这样沿晶界产生一个个蚀孔,在蚀孔内,溴进一步浓缩,点蚀就会向深处发展而且高温含溴醋酸在产生步浓缩,点蚀就会向深处发展。
而且高温含溴醋酸在产生点蚀的同时,也加速全面腐蚀,因而危害更大点蚀的同时,也加速全面腐蚀,因而危害更大 宿尖划犁阜镭胁肘吐峡河邻绰坎汁翱盏讳年磨赴藕淫闽媳萍著朝搞器偷熄醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护652.用材分析用材分析不锈钢的耐蚀性能是靠其本身的钝化膜起作用当醋酸浓不锈钢的耐蚀性能是靠其本身的钝化膜起作用当醋酸浓度不高,温度较低时,不锈钢处于钝化状态,耐蚀性能较度不高,温度较低时,不锈钢处于钝化状态,耐蚀性能较好当醋酸浓度大于好当醋酸浓度大于80%~~90%,温度接近沸腾或沸腾时,温度接近沸腾或沸腾时,再加上溴离子的作用,钝化膜会遭到严重破坏再加上溴离子的作用,钝化膜会遭到严重破坏,以致发生以致发生均匀腐蚀和局部点蚀特别是在一些材料成份、组织结构、均匀腐蚀和局部点蚀特别是在一些材料成份、组织结构、应力等不均匀处,更易发生腐蚀应力等不均匀处,更易发生腐蚀1)工艺介质的成份及浓度 通常随着介质浓度的增加工艺介质的成份及浓度 通常随着介质浓度的增加,腐腐蚀速度增大蚀速度增大,不锈钢在醋酸浓度高于不锈钢在醋酸浓度高于80%~~90%时腐蚀速时腐蚀速度为最大度为最大,通常要留有足够的腐蚀裕量。
通常要留有足够的腐蚀裕量春锑框尘枷赂顿苗梯嚼将臀喳孪眼美悔窃诡医汽捌篮诅断焉屯注欧稳蕾箩醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护66(2)温度状态 温度状态 通常腐蚀是随着温度的升高而加剧的普遍腐蚀或局部通常腐蚀是随着温度的升高而加剧的普遍腐蚀或局部腐蚀都有一个临界温度腐蚀都有一个临界温度如在常温醋酸中可选铝材如在常温醋酸中可选铝材;40~~70℃时应选用时应选用18-10不锈不锈钢钢(304L等等);80~~135℃应选用超低碳含钼不锈钢应选用超低碳含钼不锈钢(316L等等);135℃以上时必须选用钛材降低温度是降低腐蚀的有以上时必须选用钛材降低温度是降低腐蚀的有效途径之一效途径之一龚首佣氟忆穿装筒椅狸沏浸诞捻缸键就标祸霸字粮旋钉峙补小囊娃羚兔魏醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护67①①在常温下的精醋酸贮槽可选用铝材在常温下的精醋酸贮槽可选用铝材,虽有一定腐蚀性虽有一定腐蚀性,但仍可使用但仍可使用②②当温度低于当温度低于100℃时的泵可选用高硅铸铁或镍铸铁时的泵可选用高硅铸铁或镍铸铁③③温度低于温度低于80℃、浓度小于、浓度小于30%的醋酸的醋酸,温度低于温度低于60℃时的冰醋酸可选用时的冰醋酸可选用1CrCr18NiNi9Ti。
Ti④④当浓度大于当浓度大于98%、温度在、温度在130℃左右时左右时,可选用Cr可选用Cr18NiNi12MoMo2Ti⑤⑤当有杂质存在当有杂质存在(特别象Cl特别象Cl-和丁烯醛等和丁烯醛等),且有一定温,且有一定温度时,应选用脱氧铜和钛材度时,应选用脱氧铜和钛材秆泊婆遂始耘买厚估荆瓜卒玛茹拂鸡湖浊垒迎对段簿稻遍柒队龄啪碗锡社醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护683.选材原则选材原则PTA装置由于其生产过程中含溴醋酸的腐蚀性极强装置由于其生产过程中含溴醋酸的腐蚀性极强,且对且对产品中含金属离子的要求也较高产品中含金属离子的要求也较高,因此因此,选材应恰当合理选材应恰当合理,通常按以下原则选用通常按以下原则选用:(1)300系列不锈钢在纯醋酸中的使用温度通常低于系列不锈钢在纯醋酸中的使用温度通常低于135℃其他使用温度较低,接触含溴醋酸的设备大多采用其他使用温度较低,接触含溴醋酸的设备大多采用316L316L,,317L317L不锈钢在含溴醋酸中在含溴醋酸中,316L的最高使用温度不应高的最高使用温度不应高于于110℃ (2)在有晶间腐蚀的部位在有晶间腐蚀的部位,应选用超低碳不锈钢。
在易发生应选用超低碳不锈钢在易发生点蚀和缝隙腐蚀的部位应选用含钼不锈钢点蚀和缝隙腐蚀的部位应选用含钼不锈钢,但尽量选用钼但尽量选用钼含量低的不锈钢含量低的不锈钢,以防钼对产品产生不良影响在有应力以防钼对产品产生不良影响在有应力腐蚀的部位腐蚀的部位,应选用双相不锈钢应选用双相不锈钢喇桃蝶愈买消憨钒资翼钮睹中臂霉熊野燕很轧锚哮赣很潞喂涅兔致欺院麓醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护69钛及其合金是唯一能胜任钛及其合金是唯一能胜任200℃℃高温含溴醋酸环境的实用材高温含溴醋酸环境的实用材料(腐蚀率为料(腐蚀率为0.0127mm/a0.0127mm/a)因此在氧化及醋酸回收工序中的)因此在氧化及醋酸回收工序中的反应器,醋酸蒸馏塔、冷凝器、再沸器,进料器等主要设备反应器,醋酸蒸馏塔、冷凝器、再沸器,进料器等主要设备及管道采用纯钛、及管道采用纯钛、Ti-Pd Ti-Pd 合金复合、衬里等方法制作合金复合、衬里等方法制作残渣蒸发器采用残渣蒸发器采用HastelloyC-276,HastelloyC-276,主要考虑抗高温磨耗腐蚀主要考虑抗高温磨耗腐蚀需要耐蚀性由高到低的顺序为:需要耐蚀性由高到低的顺序为: Ti(HastelloyC-22) Ti(HastelloyC-22) 254SMO254SMO或或984 904L 904L 2205 2205 317L 317L 316L. 316L.(3)为了保证产品质量为了保证产品质量,在腐蚀性不强的场合下在腐蚀性不强的场合下,与工艺物料接与工艺物料接触的部位触的部位(如工艺水、精制物料系统如工艺水、精制物料系统)通常选用通常选用304/304L。
根根据耐腐蚀性能的要求据耐腐蚀性能的要求,一般按一般按304、、304L、、316、、316L、、317、、317L、、SAF2205、、904L、钛材由低到高依次考虑、钛材由低到高依次考虑,有些还需通有些还需通过实验确定过实验确定返莆跃阮粘盾凭叹屏挞践示秆吴坪栅漓饶炊横隅材版蕊祝西撇欢品呵坯亨醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护70304LL(00Cr18Ni9)316LL(00Cr18Ni12Mo2)317LL(00Cr18Ni12Mo3)2205(00Cr22Ni15Mo3Cu)904LL(00CrCr20NiNi25MoMo4.5CuCu)254SMO或SMO或984(00CrCr20NiNi18MoMo6NN)HHastelloyC 276(NiNi59CrCr16MoMo16FeFe5WW4)根据上海石化的经验根据上海石化的经验,如设备与管道如设备与管道,由于由于316L不能适用L不能适用,一般直接改用工业纯钛少数改用一般直接改用工业纯钛少数改用254SMO或SMO或984高钼不高钼不锈钢锈钢,基本上可以满足生产需要钛材虽然一次性投资较高基本上可以满足生产需要钛材虽然一次性投资较高,但其比重小但其比重小,使用寿命长使用寿命长,性价比高性价比高,应用是合算的。
高钼不应用是合算的高钼不锈钢或哈氏合金在某些场合下锈钢或哈氏合金在某些场合下,可能比钛更为合理双相不可能比钛更为合理双相不锈钢锈钢(如如2205)不易诱发应力腐蚀不易诱发应力腐蚀,尤对PTA精制工段的一尤对PTA精制工段的一些些304L易发生SCC的设备与管道可考虑更新L易发生SCC的设备与管道可考虑更新功糜调涝涎摔壮主共雷孝慢铅扒外瑰赌抒赚砒回孩秒磨疏辱斜付窍蜘轧些醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护714、选材原则、选材原则 高高温温氧氧化化法法生生产产对对苯苯二二甲甲酸酸装装置置由由国国外外引引进进,,原原设设计计选材遵循如下原则选材遵循如下原则: ((1))对对高高温温氧氧化化工工段段,,凡凡接接触触溴溴离离子子催催化化剂剂和和醋醋酸酸的的物物料料、、温温度度>105℃的的设设备备大大多多选选用用纯纯钛钛,,为为防防止止缝缝隙隙腐腐蚀蚀,,对对法法兰兰密密封封面面,,与与塔塔盘盘接接触触的的塔塔体体采采用用Ti-0.2Pd合合金金,,对对要要求求一一定定强强硬硬与与刚刚度度,,又又要要求求耐耐蚀蚀的的,,如如氧氧化化反反应应器器搅搅拌拌轴轴采采用用Ti-6A1-4V合合金金,,温温度度<105℃的的设设备备大多选用超低碳含钼不锈钢大多选用超低碳含钼不锈钢317L、、316L。
蝴亿欧元饰欢问秒披忘澄轧妒葱妒凹习鸵睁纳严戳狱炉隘弃诡祖豺莲慈盏醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护72(2)对对TA分分离离干干燥燥与与醋醋酸酸回回收收工工段段,,凡凡接接触触醋醋酸酸,,含含少少量量Br--和和TA的的物物料料,,温温度度>135℃,,的的设设铬铬大大多多选选用用纯纯钛钛、、对对残残渣渣蒸蒸发发器器选选用用HastelloyC-276镍镍铬铬铝铝合合金金,,温温度度<135℃的设备大多选用超低碳含钼不锈钢的设备大多选用超低碳含钼不锈钢3))对对加加氢氢精精制制工工段段,,为为了了防防止止腐腐蚀蚀和和金金属属离离子子对对钯钯催催化化剂剂的的污污染染,,凡凡加加氢氢反反应应器器前前的的接接触触高高温温高高压压的的TA的的加加热热器器,,溶溶解解器器等等均均采采用用纯纯钛钛、、而而加加氢氢反反应应器器壳壳体体采采用用三三层层复复合合材材料料,,外外层层碳碳钢钢,,中中间间层层304L,,内内层层纯纯钛钛这这样样设设计计是是为为了了解决腐蚀,污染和氢脆问题解决腐蚀,污染和氢脆问题 (4) 对对PTA分分离离干干燥燥工工段段,,凡凡接接触触PTA物物料料,,为为防防止止腐腐蚀蚀和保证产品色泽,高温的采和保证产品色泽,高温的采用用超超低低碳碳含含钼钼不不锈锈钢钢316L,,一一般般的的均均采采用用304L、、304不不锈锈钢。
钢隆临它臆戮地空闯作芒缨柄尔娄屡既企域鸟拢击螟饲佬头弹憎脚窒铃撵锭醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护73涵哥丝妨常嫡蛹晃曾逃蘑枚呐畜竹蝶媚大鸟颠焉岩蹭胶臻泌镐斗数附镁径醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护74歹界痢刹俭词箔鹏凰险啪马涩悼订融纶虚言扣物省匠老念棘半红烈蠢医钡醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护75 (l)选材结构选材结构该该塔塔两两个个直直径径段段如如金金山山厂厂,,上上段段超超低低碳碳含含钼钼不不锈锈钢钢下下段段14mm碳碳钢钢基基层层+2mmTi--0.15Pd复复合合根根据据醋醋酸酸浓浓度度从从浓浓到到稀稀腐腐蚀蚀严严重重程程度度的的差差异异,, 全全塔塔共共用用厂厂三三种种材材料料上上部部采采用用316L,,中中部部采采用用317L, 下下部部采采用用碳碳钢钢和和钛钛钯钯合合金金复复合合饭饭塔塔顶顶操操作作温温度度为为90℃ ,,介介质质为为稀稀醋醋酸酸和和水水,,塔塔釜釜操操作作温温度度为为115℃,,介介质质为为90-95%%醋醋酸酸,,所所以以塔塔下下部部腐腐蚀蚀环环境境较较为苛刻三三种种材材料料连连接接结结构构是是:上上部部316L和和中中部部317L,,塔塔段段直直接接焊焊在在一一起起,,中中部部317L和和下下部部钛钛钯钯合合金金复复合合板板塔塔段段用用法法兰兰连连接接。
塔板采用相应塔段的材料塔板采用相应塔段的材料5.溶剂脱水塔溶剂脱水塔(醋酸蒸馏塔醋酸蒸馏塔)般靶烁尸奶帖偏虹汽级寒棉畔裕厘奈紊札旷行脾商纺旭贯墩螟序改植捷岁醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护76((2)防止缝隙腐蚀措施)防止缝隙腐蚀措施为防止下部塔壁与塔盘接触造成的缝隙腐蚀,采用为防止下部塔壁与塔盘接触造成的缝隙腐蚀,采用Ti--0.15Pd人孔法兰密封垫片采用石棉橡胶板外包复人孔法兰密封垫片采用石棉橡胶板外包复聚四氟乙烯薄片(聚四氟乙烯薄片(0.7mm厚),再内衬二层极细的厚),再内衬二层极细的不锈钢丝网不锈钢丝网 辗府泛具淀矢盲掳圣湘汽钻搔巍蛰恩简柠多庶枷泪涸颈噪募饮庚鼓沫穆拖醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护771 主要腐蚀介质及腐蚀形态分析主要腐蚀介质及腐蚀形态分析 本本装装置置主主要要腐腐蚀蚀介介质质为为醋醋酸酸醋醋酸酸作作为为反反应应溶溶剂剂进进人人生生产产系系统统,,在在反反应应中中又又副副产产醋醋酸酸在在氧氧化化、、TPA洗洗净净干干燥燥和和醋醋酸精制工序中醋酸腐蚀严重,其中最严重的是氧化工序酸精制工序中醋酸腐蚀严重,其中最严重的是氧化工序 (一一)、影响醋酸腐蚀的因素、影响醋酸腐蚀的因素 (1) Cl- 会加重醋酸对会加重醋酸对316L钢的腐蚀性。
钢的腐蚀性 316L钢在钢在99%醋酸中不同且对腐蚀的影响醋酸中不同且对腐蚀的影响(110℃) 醋酸,醋酸,Cl-,,ppm 腐蚀率,腐蚀率,mm/a、、 3.5 0.178 22.6 0.762 25.0 0.94 200.0 3.1424.2低温氧化法对苯二甲酸装置低温氧化法对苯二甲酸装置租睁间谈幢拓铅禹帘咕锑咀祸惠线仍监梢婿晶歪应景峰环啤敷蔷韭绕力律醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护78根据对该厂TPA反应液取样分析,Cl-含量达60ppm,按工艺要求应之30ppm。
而Cl-来自碱洗与工艺水为了去除反应器冷却器列管TPA的结垢,需每年5次碱洗,每次72小时,所用的NaOH含有Cl-,尤其是隔膜法碱,Cl-量较高在碱洗过程中,设备凹坑内Cl-会积存浓缩,导致生产系统内Cl-量过高 (2)Co+3和和Fe+3催化剂催化剂醋醋酸酸钻钻的的加加入入,,在在反反应应中中Co+2被被氧氧化化成成Co+3而而大大量量的的腐腐蚀蚀产产物物Fe+2,,氧氧化化为为Fe十十3,,Co+3和和Fe十十3作作为为激激烈烈的的阴阴极极去去极极化化剂剂,,在在混混入入的的Cl"共共同同作作用用下下,,会会加加速速不不锈锈钢钢的点蚀过程的点蚀过程 撇祸缆紫邪皮辖脯讨居驰旧尘短畸舍杆谋蛹鉴攻罚荚脓迪笋锁进疡歇芬跪醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护79 (3)温度温度 醋酸温度升高会增大腐蚀性醋酸温度升高会增大腐蚀性 (4)浓度浓度 醋酸浓度升高至醋酸浓度升高至85%%~95%有较大的腐蚀性%有较大的腐蚀性 (5)冲刷冲刷 在在气气液液交交界界面面、、反反应应浆浆料料的的激激烈烈冲冲刷刷,,将将大大大大增增加加高高温温含含Cl--醋酸的腐蚀性醋酸的腐蚀性 (6)氧氧 在在反反应应中中鼓鼓人人大大量量空空气气是是起起了了去去极极化化作作用用,,促促进进了了腐腐蚀蚀。
停停车时氧浓度上升,产生甲酸也会增大腐蚀性车时氧浓度上升,产生甲酸也会增大腐蚀性鹏锌肖股菏互量翟烯检魂缀醋舰么弯芯那痛韩汗雀苫醚凸吉溉擎杂付说芝醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护80 (二二)、宏观上点蚀、微观上晶间腐蚀、宏观上点蚀、微观上晶间腐蚀 超低碳含钼不锈钢在125℃含Cl-醋酸中会发生严重腐蚀,其宏观腐蚀形态,在氧化反应器为砂皮状点蚀,在脱水塔为条状点蚀外表虽有所不同但金相分析证实,它们均发生了沿晶界选择性溶解,导致晶粒脱落,不过仅限于表面层的晶粒,晶间腐蚀较浅超低碳不锈钢一般不易产生晶间腐蚀,而实际发生了,说明不能用贫铬理论来解释,而是一种非敏化态的晶间腐蚀,在高温含高Cl-醋酸的作用下,在不锈钢晶界上由于离析的溶质(如Si、P等)发生选择性溶解的结果 讨宫袖兄汛脾锋深愁淮盂钠丸牟驻溃荚脓裁刷羚弧抑瓢幽刁真订诧喀杠请醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护812. 设备选材原则设备选材原则1)凡接触)凡接触>135℃ 的醋酸设备与管道选用纯钛的醋酸设备与管道选用纯钛2)凡接触)凡接触<135℃ 的醋酸设备选用的醋酸设备选用316L,317L,但,但是浓度是浓度<60%醋酸,温度醋酸,温度< 110℃可选用可选用316,浓度,浓度<60%醋酸,温度醋酸,温度< 65℃可选用可选用304 。
弦誊纷武岛萎叫虐妨稼釉痴克暗踪许段咐银纸壬瓦郑驼级荫禁臃怜圭钦拖醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护82上海石化采用乙烯工艺路线,即由乙烯、氧与醋酸合成为醋上海石化采用乙烯工艺路线,即由乙烯、氧与醋酸合成为醋酸乙烯,再经精馏聚合、醇解制酸乙烯,再经精馏聚合、醇解制PVA由于流经设备的醋酸由于流经设备的醋酸中含有中含有 Cl-等杂质,以及温度、浓度、流速、充气等不一,设等杂质,以及温度、浓度、流速、充气等不一,设备腐蚀程度不尽相同采用备腐蚀程度不尽相同采用316不锈钢,虽有一定的腐蚀,但不锈钢,虽有一定的腐蚀,但基本解决使用问题基本解决使用问题川维精馏六塔,引进时采用川维精馏六塔,引进时采用0Cr21Ni8Mo3Cu 1.5,后改为,后改为0Cr18Ni12Mo2Ti均腐蚀严重,后改为钛材均腐蚀严重,后改为钛材错误看法:回收六塔工作环境是高温无氧醋酸,钛在高温无错误看法:回收六塔工作环境是高温无氧醋酸,钛在高温无氧醋酸环境长期实验会失去钝性,且会发生氢脆,故不宜使氧醋酸环境长期实验会失去钝性,且会发生氢脆,故不宜使用实际上可用,在沸腾无氧醋酸中,只要含有实际上可用,在沸腾无氧醋酸中,只要含有>2%水就会发生水就会发生钝化,另外,钝化,另外,PVA装置物料中必定会有叫多装置物料中必定会有叫多Cu 2+,Fe 3+氧化性氧化性金属离子保证钛材处于钝态,不可能析氢及随后发生氢脆。
金属离子保证钛材处于钝态,不可能析氢及随后发生氢脆4.3 聚乙烯醇(聚乙烯醇(PVA)装置)装置破龋霄蔼沟得拳座龋绦系哦射渊盗皇达债峡杉旱费萝术臂踌决瘟遗卡左拄醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护835.1 防止不锈钢点蚀防止不锈钢点蚀工程上最常用的是通过提高材质级别彻底解决点蚀问题工程上最常用的是通过提高材质级别彻底解决点蚀问题装置中原用超低碳含钼不锈钢的设备与管线发生点蚀穿孔或装置中原用超低碳含钼不锈钢的设备与管线发生点蚀穿孔或均匀腐蚀减薄严重的应改用均匀腐蚀减薄严重的应改用钛材或254SMo钛材或254SMo(00Cr20Ni18Mo6CuN00Cr20Ni18Mo6CuN)不锈钢溴离子是反应工艺需要而添加的溴离子是反应工艺需要而添加的,为防止点蚀欲减少Br为防止点蚀欲减少Br-含含量量,对一些重要设备中工艺介质是较困难的对一些重要设备中工艺介质是较困难的,但对某些辅助设但对某些辅助设备与管线备与管线,可提高温度避免凝液产生可提高温度避免凝液产生,并及时排放并及时排放,或提高雾或提高雾沫分离效果沫分离效果,尽量减少含Br尽量减少含Br-醋酸液滴醋酸液滴,也是有一定效果也是有一定效果。
五、防腐措施总结五、防腐措施总结迂苗区秧灰稿壁澡祝钟侠埔汉妙逞住场母闲非萄舵饰夺墟峭待痴苞目痢剃醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护845.2 避免电偶腐蚀避免电偶腐蚀加氢反应器内壁不锈钢焊缝因邻接复层加氢反应器内壁不锈钢焊缝因邻接复层,在280在280℃TATA+H2环境中会加速腐蚀每次检修时总能观察到焊缝表H2环境中会加速腐蚀每次检修时总能观察到焊缝表面上沉积一层湖蓝色粉末面上沉积一层湖蓝色粉末,经鉴定分析是氧化铬经鉴定分析是氧化铬,这说明这说明不锈钢堆焊层发生均匀腐蚀不锈钢堆焊层发生均匀腐蚀,偶而也可见点蚀加氢反应偶而也可见点蚀加氢反应器下部304L出料管曾发生过严重腐蚀穿孔器下部304L出料管曾发生过严重腐蚀穿孔,主要原因主要原因是出料管法兰部与钛制强逊过滤器连结是出料管法兰部与钛制强逊过滤器连结,由电偶腐蚀造成由电偶腐蚀造成穿孔穿孔,据悉国外采用HastelloyC据悉国外采用HastelloyC-276唇迷锌控纵馏甫膛烂奔仅拌狈薪勃橡客码瀑蚕迟移押宏接绞候赋绘恼魔尿醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护85在设计时首先应考虑在设计时首先应考虑,同一设备接触腐蚀性强的物料应选同一设备接触腐蚀性强的物料应选用同一材质,避免钛与不锈钢的混合结构。
用同一材质,避免钛与不锈钢的混合结构如无法避免时如无法避免时,可采用绝缘或采用电位可匹配的金属过渡可采用绝缘或采用电位可匹配的金属过渡如用H如用HaynesAlloy-225焊条复盖焊条复盖,以避免或减轻不锈钢加速以避免或减轻不锈钢加速腐蚀与钛的吸氢脆化腐蚀与钛的吸氢脆化对280对280℃TA环境中不锈钢与钛接触造成的电偶腐蚀可TA环境中不锈钢与钛接触造成的电偶腐蚀可通过Ti/254SMo或254SMo/304L组合通过Ti/254SMo或254SMo/304L组合,甚至可通过降低温度至150甚至可通过降低温度至150℃以下来防止如把加氢反以下来防止如把加氢反应器进料阀移到进料预热器前应器进料阀移到进料预热器前聚惶梳晒袍驶淘末碧余镊悉母蓑卒溶嚼煌顾播质亿虫雄胆广聪皇懈智族宏醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护865.3 避免不锈钢应力腐蚀破裂避免不锈钢应力腐蚀破裂(SCC)不锈钢的不锈钢的SCC一般是由于C一般是由于Cl-的浓缩的浓缩,以点蚀、缝隙腐蚀以点蚀、缝隙腐蚀与晶间腐蚀为起始点与晶间腐蚀为起始点,在一定应力共同作用下而引起的在一定应力共同作用下而引起的为防止和减轻为防止和减轻SCC,一是提高材料级别一是提高材料级别,选用选用254SMO或或2205双相不锈钢双相不锈钢;二是改进结构二是改进结构,改善应力条件改善应力条件;三是经常清洗去除沉积的三是经常清洗去除沉积的PTA垢垢;四是碱洗应选用低氯的N四是碱洗应选用低氯的NaOH或用有机胺中和等。
或用有机胺中和等懦剩催治延压奉诣稠傲昭萤赠癸膀邹厦柑循钳为芍碉砍虫观澳癣颊蛋廉谬醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护875.4 防止冲蚀防止冲蚀醋酸蒸发器的扩大部分由于气体的搅动,使液相强烈撞击器壁,形成严重的冲刷腐蚀合成工段反应器的分布板也受强烈的气流冲刷而引起冲刷腐蚀蒸馏工段醋酸精制塔的冲刷腐蚀也很严重•管线布置应在弯头处加大曲率半径管线布置应在弯头处加大曲率半径,以减少物料对管道的以减少物料对管道的冲蚀•为了防止与减轻高温高速含固体颗粒腐蚀介质对设备与管为了防止与减轻高温高速含固体颗粒腐蚀介质对设备与管线的冲刷腐蚀线的冲刷腐蚀,应选用耐腐蚀性和抗磨性更好的材质如残应选用耐腐蚀性和抗磨性更好的材质如残渣蒸发器应采用H渣蒸发器应采用HastelloyCC-276或或C-22,加氢反应器至第一加氢反应器至第一结晶器管道应采用H结晶器管道应采用HastelloyBB-4涉哲盼座宽括沤僻素抄凋擦室屉队满硒币孺噬涎豫怒六惺瘤嘿娟素帧纬疡醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护885.5 防止钛的缝隙腐蚀防止钛的缝隙腐蚀在钛设备设计时应尽可能避免缝隙在钛设备设计时应尽可能避免缝隙,采用焊接全封闭。
对无采用焊接全封闭对无法避免的接管与人孔法兰密封面应采用Ti法避免的接管与人孔法兰密封面应采用Ti-Pd合金镶衬Pd合金镶衬5.6 防止钛的吸氢脆化防止钛的吸氢脆化钛在氧化单元工艺环境中由于其钝化膜坚牢钛在氧化单元工艺环境中由于其钝化膜坚牢,即使损伤也能即使损伤也能很快修复很快修复,一般不可能吸氢致脆但在精制单元处于一般不可能吸氢致脆但在精制单元处于280℃PTA介质介质,特别是又有加氢环境中存在吸氢脆化的危特别是又有加氢环境中存在吸氢脆化的危险性险性,如又与不锈钢接触如又与不锈钢接触,钛更易吸氢致脆钛更易吸氢致脆为此结构设计时为此结构设计时,同一设备尽可能采用同一种材料同一设备尽可能采用同一种材料,如加氢如加氢反应器反应器,90年代引进的不再采用Ti年代引进的不再采用Ti+304L+碳钢三层复合碳钢三层复合,304L焊缝暴露在外与钛接触的结构焊缝暴露在外与钛接触的结构,而采用而采用304L +碳钢二碳钢二层复合层复合,即使不能采用同种材料即使不能采用同种材料,也应选用电位相对接近不也应选用电位相对接近不易造成电偶腐蚀的材料易造成电偶腐蚀的材料,如加氢反应器中强逊过滤器采用H如加氢反应器中强逊过滤器采用HastelloyCC-276等。
等飘马惹整桂秋涌乍疲喂陕巳牟痘扒誊容啊菊青泄刊息待圈惹康匠楼簧馆疹醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护89此外此外,为防止钛设备吸氢为防止钛设备吸氢,设备制造与检修时应严禁铁设备制造与检修时应严禁铁污染污染,避免使用钢制工具避免使用钢制工具,一般应用一般应用HNO3+HF溶液酸HF溶液酸洗或阳极化处理洗或阳极化处理,再经铁离子污染检验再经铁离子污染检验钛设备焊补应严格遵照工艺规程钛设备焊补应严格遵照工艺规程,正反面必须用高纯氩正反面必须用高纯氩气保护对某些关键部件对某些关键部件,如加氢反应器出口大型锻造钛阀如加氢反应器出口大型锻造钛阀,经经一段时间运行须进行真空退火脱氢处理一段时间运行须进行真空退火脱氢处理埃彰海邑李抬膊骤璃亡孽鸟拆庶幂膊珐铅兴精篙换系寇怀昨绷韩猫既眶撮醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护90胡嫌棺碱讽驯卯喊鹏奠顿楞裴呕塞屑苯猖甚淆贫疹翟崩墨吻瞄斑浓坝保付醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护915.7采用重防腐蚀涂料 重防腐蚀涂料是防腐蚀工采用重防腐蚀涂料 重防腐蚀涂料是防腐蚀工程的新产品程的新产品,它能在化工大气等重腐蚀条件下使用它能在化工大气等重腐蚀条件下使用,有很好的防蚀效果。
四川维尼纶厂在PVA装置设有很好的防蚀效果四川维尼纶厂在PVA装置设备和管道的外防护工程中使用备和管道的外防护工程中使用6200mm2的祥和牌XH的祥和牌XHDAC重防腐蚀涂料DAC重防腐蚀涂料,效果良好效果良好羔狰晰请赵渊聪潭肯掺鲸患舜友字垒旧答胆氛廓这喧梅遁壕域漠枯拐敞锌醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护925.8 采用缓蚀剂采用缓蚀剂1)不锈钢用缓蚀剂)不锈钢用缓蚀剂十八胺,磷钼酸,十八胺,磷钼酸,OP-6(硫氰酸苄基乙醇胺的混合物)(硫氰酸苄基乙醇胺的混合物)2)在在0 2molmol/L醋酸溶液中L醋酸溶液中,几种缓蚀剂对黄铜几种缓蚀剂对黄铜(63/37)的缓蚀效果的高低顺序的缓蚀效果的高低顺序:琼脂琼脂>焦焦酚酚>丹宁丹宁>阿阿拉伯胶拉伯胶>糊精糊精>明胶此外此外,糠醛及环己酮在醋酸中均表现出良好的缓蚀效果糠醛及环己酮在醋酸中均表现出良好的缓蚀效果,3)铝及铝合金用缓蚀剂)铝及铝合金用缓蚀剂阿拉伯胶、明胶、糊精等高分子胶体物质及硫脲衍生阿拉伯胶、明胶、糊精等高分子胶体物质及硫脲衍生物等有机化合物作为醋酸溶液中铝用缓蚀剂此外物等有机化合物作为醋酸溶液中铝用缓蚀剂此外,还还推荐铬酸盐、亚硝酸盐及亚砷酸盐等无机盐类作为抑推荐铬酸盐、亚硝酸盐及亚砷酸盐等无机盐类作为抑制醋酸对铝腐蚀的缓蚀剂。
制醋酸对铝腐蚀的缓蚀剂铂条涣厩棍济侧雏吾蛇坊舅奎掀钨啸句布郑感府搁概苟凹襟驭完胃木泣邵醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护93涤纶生产工艺中,主要的腐蚀介质有:(1)醋酸+Br-,醋酸+Br-+Cl-含Br-醋酸是生产TA过程的强腐蚀介质,金属在含Br-醋酸中会发生电化学腐蚀反应,其腐蚀速率与浓度、温度等有关在氧化反应部分由于醋酸浓度高(>95%),反应温度高(180~200℃),含氧且含Br-,Br-比Cl-活性更强Br-优先吸附于钝化膜某些部位,与阳离子结合生成可溶性溴化物,会诱发不锈钢表面生成小蚀坑,并加速均匀腐蚀因此对反应器及相邻设备需要采用耐蚀性更好的钛材若温度小于105℃,醋酸及Br-浓度降低,对干燥及回收系统设备,含钼的不锈钢(317L,316L)处于钝化区,可以采用工艺设备堵塞时常用碱洗,会带来Cl-,造成某些设备处于醋酸+Br-+Cl-的腐蚀环境醉次宇沦练意叫坍山饲沮渝坪冤营颈郧贸忿链见瑚随竣荣堤级磕峙在悦汤醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护943.2缝隙腐蚀在引进设备时基本上已考虑了防钛缝隙腐蚀的设计如氧化反应器上部有15层塔盘,醋酸蒸馏塔下部也有多层塔盘,由于塔壁与塔盘接触有缝隙,故该部位塔体及塔板均采用了Ti-Pd合金。
接管、人孔法兰密封面均衬上Ti-Pd合金但对第二薄膜蒸发器却考虑不周,虽然搅拌器采用HastelloyC-276,筒体选用钛上下两筒体采用衬钛板唇焊缝,碳钢法兰用C型夹头紧固,因而在筒体内壁形成一个环形缝隙,这样在220~260℃含溴少氧缺水浓醋酸的作用下发生缝隙腐蚀,促使氢化氢脆,最终导致钛唇焊缝多次开裂泄漏,曾用高分子合金修补堵漏失败,后在内壁环状缝隙处施行氩弧焊填充钛丝以消除泄漏,但不久环状焊缝处仍有腐蚀开裂后重新设计、改进结构,采用317L作筒体,但内壁环焊缝有严重腐蚀由于该设备内壁受到高温浓缩醋酸及残渣颗粒的冲蚀,钛与317L均不是理想材料,建议象洛阳石化采用HastelloyC-276或仪征化纤采用HastelloyC-22涛幽互鄂柴坑脱足琼鹤练深抡桂脱唯背剔峻沿翟白肠刁刑佛埠锻学枣薪对醋酸的腐蚀作用与防护醋酸的腐蚀作用与防护95。
