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化工设备设计防腐相关问题探析
化工设备设计防腐相关问题探析摘要:本文介绍了湿H2S环境中的腐蚀机理及腐蚀形式,分析了设备在湿H2S环境中可能引起腐蚀的因素,从设计角度提出了提高化工设备抗湿H2S腐蚀能力的设计要点,并提出在设备制造和检测时应采取防范措施。 关键词:化工设备腐蚀问题:湿H2S腐蚀;腐蚀环境;防范措施 Abstract: this paper introduces the wet H2S environment the corrosion mechanism and forms of corrosion, to analyze the equipment in the wet H2S environment may cause corrosion of factors, from the view of design are proposed to improve the corrosion resistance of chemical equipment wet H2S ability the main points of design, and put forward in the equipment manufacturing and testing should be adopted be on guard measure. Keywords: chemical equipment corrosion problems: wet H2S corrosion; Corrosion environment; Preventive measures 中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号: 在化工设备的设计当中,由于设备内的工作介质,因此对于设备内部的防腐蚀以及与之相关联的工艺操作、存积、选材、热处理等都有多种要求。在正常的化工设备设计过程,此类设备大都是由设备专业以及相关专业的设计人员全面考量之后提出相应的设计内容。但是受到各种客观条件的限制,不少新加入的设计单位由于经验不足、化工防腐考虑不周全等方面存在着大量的问题,造成了制造的化工设备存在着大量的安全隐患。操作条件越复杂,介质的组成对化工设备设计的影响就越大,而H2S是其中常见的一种气体。H2S气体在干燥时对金属材料是没有腐蚀破坏作用的,但它一旦溶于水,就具有超强的腐蚀性。所以设备被湿H2S应力腐蚀破坏的事故还是比较多的。这就要求在设备设计时,为了避免受湿H2S腐蚀环境的影响,应对材料的选择、结构的设计和防范措施进行认真思考。 1. 湿H2S腐蚀环境及形式 1.1 H2S的特性 H2S易溶于水,致使水呈弱酸性。比如在30℃、0.11 MPa的水溶液中H2S饱和度是300mg/L,pH值却是4。这就说明H2S不但对人体有害,而且对金属材料也具有非常强的腐蚀性。 1.2湿H2S腐蚀环境 国内化工行业对湿H2S腐蚀环境的描述是:H2S分压不小于0.35 kPa(相当于常温下H2S的溶解度大于10 mg/L);介质的温度小于(60+2p)℃(其中P表示介质的表压MPa);介质有氰化物(HCN)存在或者它的pH值低于9;介质处于露点以下或者其中含有液相水。当与化工容器相接触的介质与以上各项条件都相符时,就可以定为湿H2S应力腐蚀环境。 1.3湿H2S腐蚀方式 钢材的表面在硫化物水溶液中,特别是在酸性条件下就会出现电化学反应: 阳极反应 阴极反应 因为腐蚀产物的生成和硫的存在,令金属面的氢原子不能复合成氢分子,导致氢原子不能从表面逸出只能往金属内部渗透,并在晶格中溶解。这就使渗氢成为金属开裂的重要因素。 2.引起设备腐蚀的原因 2.1钢材的化学成分 钢材中的锰和硫是影响H:S腐蚀的主要元素。硫会在钢材中形成FeS非金属杂质以及MnS的带状分布,会促使钢材部分显微组织松软,从而增加湿H2S环境下应力氢致开裂的敏感性。同样锰也在钢材的生产及焊接过程中,形成贝氏体和马氏体等高强低韧的显微金相组织,从而使钢材呈现出高硬度,为焊后组织开裂增添了可能性,导致设备抗硫化物应力腐蚀开裂非常不好。 2.2液体介质中H2S浓度 液体介质中H2S浓度对碳钢设备的腐蚀程度会因材质的不同而呈现出较大的差别:对于低碳钢,就算低浓度的H2S也能产生严重腐蚀。但对于高强度钢,很低的H2S浓度不仅能产生严重腐蚀而且会对钢材造成迅速的破坏。当溶液中H2S含量从2×10-6mL/L增加到1.5×10-4mL/L时,腐蚀速度较快增加,对于高强度钢,即使是很低的H2S浓度,仍能引起迅速破裂。 2.3溶液的pH值 从H2S的水解式中可以得到pH值影响的答案: 从水解式中可以得知:当溶液呈碱性时,
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