硕士论文--PTA装置尾气透平换热器E1-151设备腐蚀分析与对策研究.doc

硕士论文--PTA装置尾气透平换热器E1-151设备腐蚀分析与对策研究 中文摘要论文题目: 装置尾气透平换热器.设备腐蚀分析与对策研究专 业: 机械工程硕士生: 魏贵武签名指导教师: 李晓红签名柏永升签名摘要本文针对含溴醋酸溶液这一精对苯二甲酸装置中的主要腐蚀介质,不锈钢尾气透平换热器为研究对象,对其腐蚀行为进行了研究,分析产生点蚀的机理针对生产运行实际中可能出现的焊接热处理敏化、冷加工塑性变形,研究不锈钢尾气透平换热器在含溴醋酸溶液中耐腐蚀性能的影响根据以上研究,分析了不锈钢尾气透平换热器发生点腐蚀失效的原因,确定了适宜工艺和设备改造方案,为生产中不锈钢尾气透平换热器的加工、维修、延寿或再制造提供合理的依据最后,简要说明了我厂正在进行促进剂工业应用试验,以降低装置降低溴、醋酸的用量,从而减少环境污染和设备关键词:不锈钢腐蚀醋酸溴离子英文摘要 : :: 形锄钒肌’●■●■■●■●●■●●■■■一: . ., ,,. ,,. , ,.:第一章绪论第一章绪论.前言不锈钢材料是近代工业的一种重要金属材料它在国民经济的各个领域中起着相当重要的作用。

由于不锈钢材料具有优异的耐蚀性、优越的成型性、赏心悦目的外观以及很宽的强度范围等诱人的综合性能,所以不锈钢的工业前景持续的扩大,特别是在化学加工工业中被广泛应用但不锈钢通常在加工工业的各个领域并不是万能的,也不是在各种操作条件下都有满意的耐腐蚀性能不锈钢也会发生腐蚀,尤其是不锈钢的局部腐蚀十分常见,如点蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等从腐蚀控制角度看,全面腐蚀可以预测和及时防止,危害性小,但对局部腐蚀而言,目前预测和防止仍存在困难,以至腐蚀破坏事故往往在没有明显的预兆迹象下会突然发生,危害性相当大选题的目的和意义..选题目的针对我厂装置尾气透平换热器.泄漏的原因分析、解决方法、和今后的预防、优化措施,拟通过系统的研究,掌握材料组织、性能的特点及检测评价方法,确定适合现场使用环境的材料性能指标和工艺条件,为生产提供更好的技术效劳选题的意义我厂氧化车间透平式空气压缩机.是氧化装置的关键设备,它为主反响器.提供反响所用的空气氧气,同时也是氧化装置能耗最高的设备电机功率为了节约局部能量,压缩机利用尾气透平,回用反响器的反响尾气作功,以降低电耗从反响器.出来的反响尾气经过.高压吸收塔和.汽液别离罐,通过.尾气透平换热器进行加热后进入尾气透平,尾气尾气透平换热器.将尾气加热到℃以上,以减少尾气内夹带的水汽。

根据几年的设备运行数据,空压机在不投用尾气透平情况下的满负荷电流是安培,投用高负荷尾气透平时电流值是安培,投用尾气透平节约了大量的能量从年至今.尾气透平换热器出现了频繁泄漏,最短的只使用了天,长的也仅天年因.尾气透平换热器泄漏出现两次非方案停工为防止因.尾气透平换热器泄漏造成空压机跳车、装置停工,我厂投入了大量人力物力,但始终未能彻底解决问题由于反响器的反响尾气成分含有对二甲苯、醋酸、水蒸汽、氧气、氮气、溴化物等成分,相对较复杂,而.尾气透平换热器管束材料我厂使用过、不锈钢、,而这些材料在我厂广泛使用随着各个腐蚀环境的逐渐恶化、变化,我厂相应的不锈钢的设备问题越来越多但是,我厂对于各类材料在不同腐蚀环境中各项性能指标确实定等仍存在很多疑问,由于没有使用经验以及研究结果可供参考,对于各类材西安石油大学硕士学位论文料的使用难免存在许多盲目性通过大量的研究掌握材料性能的特点及检测评价方法,确定适合现场使用环境的性能指标,对于保证我厂装置的平稳运行,并为以后类似的工程提供更好的技术效劳,以及保证装置管线运行的平安具有重大的社会意义和经济效益国内外研究概况国外情况:精对苯二甲酸主要作为聚酯原料,由于装置的特点高温高压、环境腐蚀性强、介质含固体颗粒等,设备大多为钛与超低碳不锈钢等材料组成。

经过多年的运行,设备腐蚀问题已根本暴露生产大多采用美国阿莫柯工艺,在生产工艺中,由于有醋酸和溴离子的存在,因此,介质的腐蚀性极强,在温度高于的场合下,工艺设备均选用了钛材,而在其他场合,根据介质特性和经济合理的原那么,选用了多种牌号的不锈钢,装置用典型的不锈钢材料的抗腐蚀性能研究较多,但对于尾气在℃以上成分同时含有对二甲苯、醋酸、水蒸汽、氧气、氮气、溴化物等在℃对金属材料腐蚀研究较少国内情况:生产大多采用美国阿莫柯工艺,而上海石化与济南化纤采用日本三井.阿莫柯工艺即对氧化单元作了改良,反响条件缓和,醋酸、催化剂消耗少,不易堵塞,能在最正确条件下平稳操作,技术经济较高加氢精制仍采用阿莫柯技术而我厂工艺采用英国帝人化学工业公司专利,为高温氧化法生产装置,国内对装置中各类腐蚀原因分析及防护对策研究集中在醋酸、离子等,对于尾气腐蚀的综合研究较少第二章不锈钢常见的腐蚀种类第二章不锈钢常见的腐蚀种类.点蚀点蚀是一种外观隐蔽而破坏性大的局部腐蚀,虽然阁点蚀而损失的金属重量不大,但对换热设备腐蚀分析与对策处理不当,假设连续开展,能导致腐蚀穿孔直至整个设备失效,造成巨大的经济损失,甚至产生危害性更大的事故。

点腐通常发生在易钝化金属或合金中.同叫往往在有侵蚀性阴离子例如与氧化剂茫存的条件下不锈钢的点腐蚀在实践中最为常见,如,不锈钢在近中性的含氯离子的水溶液中可能发生局部溶解形成孔穴而遭到点蚀不锈钢只有在特定的腐蚀介质中才能发生点腐蚀当介质中卤素离子和氧化剂例如溶解氧同时存在时,容易发生点腐蚀大局部不锈钢设备的点腐蚀失效都是由氯化物和氯离子所引起.特别是次氯酸盐存在于漂白剂中,其腐蚀性更强其它卤素离子中,澳化物也将引起点腐蚀,而氟化物和碘化物溶液中.不锈钢发生点腐蚀的倾向较小如果在氯化物溶液中舍有铜、铁以及汞等金属离子,那么腐蚀特别严重,设备发生点腐蚀的危险性也将更大不锈钢发生点腐时,其外观形貌有如下几种特征:大局部金属外表腐蚀极其轻微,有的甚至光亮如初,只是局部呈现出腐蚀小孔,见图、琴槛图不锈钢在%?:溶液中、室温度浸泡 后点腐蚀的外观形貌西安石油犬学硕士学位论文图 马氏体不锈钢制作的空气压缩机叶轮轮盘反面址呈现的点腐蚀的外观形貌外表看上击不是蚀坑,而像被银陕敲击的凹痕,凹痕本身仍呈金属光泽假设将凹痕挑破,其下面便是严重的点蚀坑,如下图喜西嗡浸泡后的原始形貌凹痕 图上凹痘抚破后的嘭貌圈 积相不锈钢在%?扣水溶液中,室温浸泡后呈现的点蚀外观形貌蚀坑不仅尺寸很小,而且被腐蚀产物所覆盖.好似堆脏物。

将脏物除去后即暴露出点腐蚀坑,见图¨圈?不锈钢制氨苯砜高压釜内村在使用中产生的点蚀坑右面箭头指处被腐蚀产物所覆盖,左面箭头指妊为除去腐蚀产物后的蚀坑墨三童至望塑塑里望壁塑登耋舢有时,在不锈钢与环境的某种组合条件下,点腐蚀会呈现出宝塔状的形貌,见图圈 不锈锅在%溶液中,.浸泡后呈现点腐蚀的外观形貌宝塔状在不锈钢的外表一旦点腐蚀萌生,它们就可能以自持的机理扩展一般来讲,点蚀坑的扩展包括金属的溶解以及蚀坑底部通过已溶解的金属离了的水解而维持高的酸度这两个过程图不意地说明了不锈钢在中性充气的氯化钠溶液中点腐蚀的扩展过程点蚀坑底部阳极金属的溶解反响:和毗邻面上所发生的明极反应....一相平衡点蚀坑内浓度的增高,将导致氯离予一的迁移,以保持点蚀坑内溶液的电中性所形成的金属氯化物卜一被水解为氢氧化物和游? ,离酸:.卜~一这种酸的产生使蚀坑底部溶液的值降至而整体溶液仍保持中性值的降低和一促使金属溶解,整个过程随着时间的推移而加速,.%双氧水%溶被中图由不锈钢在室温浸泡拍后的点蚀坑楔形剖面形貌两安石油大学颂十学位论文图 不锈钢在%圈不锈制在蝎卵.%%溶灌中,室温浸泡后的点蚀坑剖舞蔷揣篙裂鼬“临撇面盘碟形形貌×图图? 地热汽轮机叶片在地热站环不锈钢在心./%水溶液中,室温浸泡后的点蚀坑剖面 境中使用所产生的点腐蚀坑的掏蚀彤形皮下囊形形貌×貌第二章不锈钢常见的腐蚀种类图. 点蚀生长机理的示意图影响不锈钢点蚀的因素有:、合金成分对不锈钢来说,,及等元素是使合金具有良好抗点腐蚀性能的主要合金元素。

其它一些元素也可能有着一定的效果而等元素那么会降低不锈钢的抗点腐蚀能力钢中同时参加和对抗点蚀也是有效的钢中的含碳量对抗点蚀影响,通常是含碳量越低,钢的抗点蚀能力越强各种合金元素对不锈钢抗点腐蚀性能的影响见图.● , ●囊‘‘.● ‘刘圳讣口¨●?,■ ● ●』●●一 ● 静■ ● ■,■ × 口纛■ 舢 瓢 ?■ 一 ● ● 皇●口 ■口?● ■ ,● ■ 囊柚 ?■ ■’?■口口 口、,一有利影响一不定影响口一无彩响七?譬譬●睦.一毒越☆图.合金元素对不锈钢在氯化物溶液中抗点蚀性能的影响、不锈钢的显微组织不锈钢的显微组织对合金抗点腐蚀性能起着重要作用各种相,如硫化物夹杂、夹杂、敏化的晶界以及焊缝等都可能对钢的抗点腐蚀性能具有决定性的影响,它们都是发生点腐蚀最敏感的部位这对显微组织较为复杂的铸造不锈钢以及显微组织对热处理工艺十分敏感的马氏体型不锈钢来说,点腐蚀与组成相的关系就更为密切需要指出的是,西安石油大学硕士学位论文含,的复合硫化锰夹杂是点腐蚀更敏感的部位因此,在冶炼不锈钢时,应防止采用铝脱氧剂冷加工对奥氏体不锈钢进行冷加工的研究说明,冷加工后试样外表的点蚀坑数目增多和蚀坑的尺寸变小。

这是因为冷加工增加位错密度,位错在外表露头处容易引起点蚀坑,冷加工有增加点蚀的趋势外表状态对一个给定的合金环境体系,决定合金点腐蚀电位的因素乃是材料外表的光洁度事实上,对具有不同外表光洁度的合金进行点腐蚀倾向的比拟是毫无意义的关于外表光洁度对不锈钢点腐蚀性能影响情况见图.它说明,在同样的材书阶境体系中,假设外表光洁度不同,其点腐蚀电位的差异可在.以上在光涪魔帆锨撼汔钝他处理黢槐.饨化.研曙.饨化电群抛魁,锄盘.饨化..,蕾?钝他嚷移、饨化一一...一一..一.■石■?弓?~:●一点融电位,.‘辅饱栩甘索电搬图一在充气%溶液中外表光洁度对不锈钢点腐蚀电位的影响’互扭‘一’????????????●???● 口袤砸毙游躞祝铖撼悲饨.处埋酸挽.饨他?耕謦,姹化电懈抛光,蝴:.饨化.‘?钝纯咦移钝化一..一.‘诵■一:点蚀电位,?棚耐炮栩甘汞电掇图在充气的%溶液中外表光洁度锈钢点腐蚀电位的影响出自第二章不锈钢常见的腐蚀种类不锈钢在空气中,由于加热而形成的氧化物可能对抗点腐蚀性能有重大影响焊接所产生的氧化膜对合金在烈性氯化物溶液中的抗点腐蚀性能可能是不利的钝化处理的主要作用是溶解不锈钢外表的夹杂物和沾染物,使之洁净,它还可去掉外表的硫化锰夹杂这种夹杂可能成为点腐蚀的萌生源,从而改善不锈钢的耐腐蚀性能。

环境因素、介质组成如前所述,含氯离子的溶液最易引起点腐蚀在实际生产中不锈钢设备往往是在含有不同浓度的氯化物工艺介质中服役材料的抗点腐蚀性能与工。