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工厂腐蚀造成的故障分析综述摘要：阐明了腐蚀的种类和原因，并对具体案例进行了分析，最后文章给出了预防腐蚀的方法。关键词：腐蚀；工业锅炉；氧腐蚀；氯离子；停炉保养前言：腐蚀是化工企业面对的普遍问题，映乏防腐蚀知识，设备操作中的小失误，往往会给企业带来意想不到的巨大经济损失。金属构件的毁坏，其价值远比金属材料的价值大的多；发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2-4%；美国每年因腐蚀要多消耗3.4%的能源；我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。因此我们对腐蚀要进一步加强，对腐蚀案例进一步分析。广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。狭义的腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。腐蚀根据不同的原理可也有多种分类。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；按照环境介质可分为大气腐蚀，土壤腐蚀、非电解液腐蚀，气体腐蚀，电解液腐蚀，外部电流腐蚀，接触腐蚀，应力腐蚀，摩擦腐蚀、生物腐蚀；依据腐蚀的形态分为普遍腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀断裂。案例一：某电厂两台220103kgh蒸发量的高压锅炉在投产两年后就发生省煤器管腐蚀穿孔，给水管道也出现了深达3mm的腐蚀坑。经检查，该两台锅炉的除氧器排汽阀门都接近关死。评述除氧器的排汽量对除氧器的脱氧效果有显著影响，除氧器必须保持正常通风，才能使除氧器中氧的分压降低，达到从水中脱除氧的目的 如果将排汽阀门关闭，或者排汽量太小，从水中分离出来的氧不能及时排出氧器外，即使除氧器的温度压力都在设计规定的数值，也不可能脱氧了。这两台锅炉的除氧器排汽阀门几乎关死，除氧器出水中含氧量为4070gL，达到允许极限值的10倍。除氧器的操作情况直接关系到脱氧效果。除了本事例中将排汽阀门关闭这种不正确操作外，还有的厂对除氧器水箱的水位不很好控制， 当水位降到最低时，便开大进水，短时间内将水补充到最高水位 这样不均匀的补水，使除氧器瞬间超过出力运行，脱氧效果大大降低。因为补充水的温度比除氧器的工作温度低50100 ，其含氧量可达除氧器出水的l 000倍。这样大量温度低、含氧量高的补充水进人除氧器，不仅使除氧器热负荷大大增加，温度下降，甚至达不到饱和温度；而且使除氧器的脱氧负荷大大增加。这种不正确的操作方法使除氧器失去了脱氧效果，出水含氧量增高，造成管道系统的过量腐蚀。工艺操作的质量直接关系到设备腐蚀，这是工艺技术人员和操作人员对腐蚀控制的责任。案例二：某厂有一系列不锈钢水冷器，使用循环冷却水，l0年未发生腐蚀问题。在一次事故期间，不能供应循环玲却水，便改用未经处理的河水共48h。几周后，有5台水冷器产生大量氯化物应力腐蚀裂纹。评述这里反映了另外一个并不少见的错误观念：“只使用很短时间不会有问题”或者“只使用一次没啥关系”。奥氏体不锈钢在含氯化物的溶液中容易发生孔蚀、缝隙腐蚀；当设备存在残余应力时，还容易发生应力腐蚀破裂(简称SCC)，氯化物scc是对奥氏体不锈钢危害最大的局部腐蚀 这些已经多次提到。本事例中未指明河水中氯化物含量，看来在使用前也未做分析。但河水未经处理必然存在的两上问题：一是含有氯化物，二是含有泥沙和其他固体悬浮物。对管壳式热交换器来说，管子和管板结合部位存在缝隙，泥沙和其他固体物质沉积也会形成缝隙，在缝隙内氯化物局部浓缩，可能达到很高的浓度。组装时造成的残余应力、泥沙沉积使局部温度不均匀产生的热应力，这些因素的组合导致在缝隙处发生局部腐蚀，形成蚀坑，sCc裂纹从蚀坑底部引发，水冷器终于因SCC而损坏。案例三：佛山市顺德区某食品企业一台在用WNS05-10-Y型燃油蒸汽锅炉，该炉于1995年投入使用，设计压力10MPa，额定蒸发量为05 th，使用压力为08MPa。2008年锅炉定期检验中发现烟管表面呈砖红色，烟管外壁轻微结垢，烟管水侧、后管板水侧存在普遍腐蚀现象，尤其是锅炉水位线附近。每根腐蚀烟管表面存在数十个鼓包，敲击烟管表面砖红色鼓包则露出F面疏松的黑色腐蚀产物。除掉黑色腐蚀产物后腐蚀凹坑深为0。120ram，腐蚀表面呈溃疡状，最大腐蚀凹坑直径约12ram，黑色腐蚀产物主要成分为Fe，O。对烟管进行强度校核发现I“，腐蚀深度15ram的烟管已不能保证锅炉在原使用参数下安全运行。由烟管表面腐蚀形态和腐蚀产物来看，该锅炉发生的是典型的氧腐蚀。1水处理和运行管理分析GBl5762001工业锅炉水质12规定额定蒸发景大于等于6 th的锅炉应除氧，额定蒸发量小于6 th的锅炉如发现局部腐蚀，应采取除氧措施，GBl 5762008工业锅炉水质13I将这一界限放宽至IOth。因该锅炉为WNSO5一10一Y型，仅配置有一台全自动软水器，软水器运行正常，水处理设备备置符合要求。查阅该锅炉水质报告发现，锅水氯离子含量为794 844mgL，远远超过本地区锅水氯离子含量200mgL的要求；锅炉给水氯离子含量为614 mgL，对比锅水氯离子含量可知，该锅炉排污操作不及时。另外，锅水总碱度偶有低干GBl 5 762001中626mmolL的情况，仅为138mmolL，其他水质指标符合GB 1576-2001的要求。查阅锅炉运行记录并同锅炉运行人员交谈得知，其锅炉蒸汽丰要用于原料加热，由干该食品企业规模不大，产品生产量较小，锅炉每周仅运行一天，其余生产期间不需要使用蒸汽，锅炉熄火后保留锅水，炉期间未做任何防腐保养措施。再次用汽时直接启动燃烧器后，无任何排宅气操作。2锅炉腐蚀机理分析低压工业锅炉的烟管多数采用低碳钢，由于锅水是一种具有极性的电解质，当钢铁与含有溶解氧的水相接触时就会发生电化学腐蚀，氧腐蚀过程中钢铁与锅水相互作用形成原电池反应，腐蚀过程中产生电流，因而是一种电化学腐蚀。标准电极电位越大反应越容易进行，因此由反应方程式可以看出氧比氢易还原，当锅炉内无氧或氧含量低时，铁和氢离子反应生成氢气，当锅炉内有氧或氧含量较高时，氧与铁相互作用发生氧化反应，故反应总方程式为：2Fe+02+2H20一2Fe(0H)2氢氧化亚铁不稳定，容易继续发生下列反应：4Fe(OH)2+2H20+024Fe(OH)3Fe(0H)，+2Fe(0H)，一Fe304+4H20由上述反应式可以看出，锅炉腐蚀速率与锅水氧含量成正比，保持较高PH值和降低溶解氧含最将有助于减缓锅炉氧腐蚀的发生。锅炉运行期间须保证锅炉给水溶解氧低于相关标准值，对于工业锅炉应符合GB l 576-2008工业锅炉水质的要求，工作压力16MPa的锅炉给水溶解氧应01mgL，当给水溶解氧超标时锅炉给水管道和省煤器易发生氧腐蚀，无省煤器的锅炉则在进水管水位线附近易出现氧腐蚀。由本次锅炉检验腐蚀部位分布可以发现，腐蚀点均匀分布在靠近锅炉水位线1 5cm左右的上层烟管，结合锅炉使用管理情况可以得出，该锅炉发生氧腐蚀的一个主要原因是生产的周期性停炉期间操作不当，未执行任何停炉保养措施而导致。停炉时间较长，当锅炉冷却后锅炉内压力下降甚至产生负压，空气在大气压作用下渗入锅炉内，氧气溶入水中导致锅炉水位线附近发生大面积腐蚀。此外，在碱性环境中低碳钢表面能生成具有自我修复能力的钝化保护膜，这种钝化保护膜处于一种溶解与形成的动态平衡中，可抑制金属作为阳极继续反应；但由于氯离子能优先吸附在钝化膜上替换氧原子，并与钝化膜上的阳离子结合成为易溶的氯化物，导致钝化膜被破坏，所以氯离子含量超标是锅炉氧腐蚀的一个主要原因。3防范措施给水中溶解氧的存在是锅炉发生化学腐蚀和电化学腐蚀的主要因素，而停炉状态下的腐蚀往往比运行状态下更严重，结合该锅炉运行存在周期性停炉的特点，建议采取以下措施减少氧腐蚀的发生：(1)加强停炉保养。如该厂这种因生产需要周期性短期停炉时，应维持较高水位，并维持一定的压力以防lk夕t界空气渗入锅炉；同时，应加强阀门维护，保证阀严密性，锅炉启停时注意阀门的合理操作配合。如停炉期间发现压力降低，可适当启动锅炉重新保压。(2)每次短期停炉后再启动时，应打开放空阀或安全阀。待放宅阀或安全阀冒蒸汽，锅炉压力达到01MPa后再关闭，以排出渗入锅炉内的空气。(3)给水中的溶解氧是造成锅炉腐蚀的主要原因，为减轻锅炉运行期间的氧腐蚀，须对锅炉给水进行除氧。建议采用亚硫酸钠，联胺进行化学除氧。(4)加强水处理和化验监督，严格控制锅水氯离子含量和pH值，结合水质情况定时排污，锅水pH值应控制在lOl 2范围内。案例四：常减压塔顶低温HCl一H2SH0体系的腐蚀情况简介：500万吨庳处理量三套常减压塔顶一级抽空器2000年4月投用到2001年元月初发现减压塔顶一级抽空器简体绾颈处环焊缝总长度的23开裂，悍冉外翻，纵焊缝出现多处点蚀最大孔径达5mm，一级抽空器材质为18-8，焊内材质为316L，减压塔顶操作温度为60-70，真空度为10-20mmHg原因分析：原油加工过程中，MgCI：和CaCl：爱热水解生成强烈的腐蚀介质HCI。大量的气相组份HCI、H2S与油汽一起挥发进入三顶冷凝冷却系统(初馏塔顶、常减压塔顶、减压塔顶)形成常减压低温轻油(120C)部位HC卜啦SH20体系的腐蚀减压塔顶一级抽空器由于靠蒸汽引射抽取塔顶不凝气(包括大量HCI、H2S气体)，由于该过程为气体急剧膨胀吸热过程，经红外热像检测，抽空器壁温在30-4012之间，低于HCI冷凝温度因此Ha首先在器壁上结露，形成PH值较低的强腐蚀介质盐酸。18-8奥氏体不锈钢材质抗LS-H-,O体系腐蚀较理想，但对HcI环境介质极其敏感，一般会出现Cr点蚀与酸环境下腐蚀，对一级抽空器来说，由于焊缝处组织成份不均匀，焊缝外观形状的不平整窖易积酸并产生点蚀加之减顶中和剂注入口位于一级抽空器之后，中和剂不胞进入抽空器，腐蚀得不到有效的缓解与控制，造成该抽空器投用8个月左右即腐蚀失效。解决措旌：(1)对现投用的一级抽空器加蒸汽保护盘管并保温，将酸露点后移避开露点沮度(2)将中和剂注到一级抽空器前，降低一级抽空器酸浓度(3)18-8材料具体较好抗磕化氢腐蚀能力，但对氯化氯腐蚀撮其敏感，现将该处材质升级为双相钢2205。该体系腐蚀除了在三套常减压三顶对管线、空冷、换燕嚣造成腐蚀外，对一在常减压、-,321-二套常减压空冷出口线弯头也造成腐蚀穿孔，看来加强工艺防护措旋，通过注入中和剂与缓蚀剂是解决该腐蚀体系的有效途径之一。综上所述，腐蚀防护应采取的措施有如下几类：1.牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低速率的方法。在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极。通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中，锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中，铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。2. 强制电流保护法将被保护金属与外加电流负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地电池中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，使腐蚀受到抑制。强制电流保护法的主要设备有，恒电位仪、辅助阳极、参比电极。3.强制电流阴极保护系统组成 阳极地床阳极地床一般分为浅埋阳极地床和深井阳极地床两种。 阴极保护控制系统阴极保护的控制系统由恒电位仪、控制箱、阳极地床、阴极通电点组成。阳极地床通过汇流电缆与恒电位仪阳极接点相连。阴极通电点设置两根阴极电缆和两支电位控制用长寿命固体硫酸铜参比电极。 阴极保护检测系统阴极保护检测系统由恒电位仪和管线测试桩组成，恒电位仪可以自动测量通电点的电位、恒电位仪的工作电位和输出电流；管线测试桩可检测管道的保护电位和牺牲阳极的工作电位、输出电流、开路电位。 阴极保护排流系统杂散电流干扰强烈的地区的管道应采取排流保护。在长输管道与高压输电线路平行段或者与电气化铁路交叉平行段必须根据杂散电流影响的大小设置排流阳极组。 临时保护系统按照阴极保护设计规范的要求，如果管道的施工期超过6个月，此管道应该设置临时阴极保护系统，来避免外加电流阴极保护系统投用前管道受到土壤的腐蚀。 阴极保护绝缘与电连接系统为保障阴极保护电流不泄漏到非保护的金属部分，在长输管道两端设置绝缘接头。 套管中管道的阴极保护当管道穿越公路、铁路时，需要加钢质套管。为了保证套管中管道在设计寿命年限之内不受腐蚀，必须采用镯式锌阳或锌带极进行阴极保护。参考文献【1】 张远声.腐蚀案例J.化工设备与防腐蚀，2001,12（6）:59-60.【2】 那庆阳,张炳雷.一起工业锅炉氧腐蚀案例分析及防腐措施J.中国科技信