化工安全与防腐案例分析.docx
化工安全与防腐案例分析一真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析班级：XXXXXX姓名：XX学号：×××××x××真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析般认为在温度不太高的NaC1.溶液中,钛的腐蚀速度特别低,但是随若钛在制盐行业的大量运用，发生腐蚀失效事故也起先增多，引起各制盐企业的重视，钛腐蚀的缘由火致可归为四类：缝隙腐蚀、氢损失、应力腐蚀、铁污染等，I1.受材质成分、设计制作、工况介质等详细状况影响，腐蚀绿由往往较为困难，多为一个主要因素诱导，几种协助因素共同作用的结果。以卜分析国内发生的两起制盐钛制换热器腐蚀失效案例。1.案例一首效换热管腐蚀失效分析：2004年四川某制盐厂30万吨/年装置检修时，发觉首效换热管发生较严峻的腐蚀。该加热室总共M54根软管，本次检修共发觉158根换热管有不同程度的腐蚀穿孔。己拔出的部分换热管进行检查，发觉孔损、破损、脆裂较严峻，有的管子从1米左右高处自然落下即断成两半或裂开，断口晶粒粗大，裂开片用手可掰断，吸氢脆化现象明显。该装四首效加热蒸汽约04MPa,原料卤水为自然囱水和岩卤的混合卤水，用石灰乳预处理卤水，进罐PH约为8。该套装置首效加热窕采纳某种钛合金材料，HIV效采纳TA2工业纯钛换热管。在检修只发觉了首效换热管有腐蚀，其余各效换热管未见腐蚀现象.1.1. 化学成分分析因抽换出的换热管已明显脆化(可以从“从1米左右高处自然落下即断成两半或裂开”看出)，据此推断材料吸氢确定比较泮峻，为此分别取3段腐蚀较明显的管样和1段外观形貌较好的管样分别分析气体含量。分析结果见表I,«1依合金管气体元*含量样从名tB气体N无It含MIH%)OIOOOK-腐性样20.320.2230.0070.27人*慢样I0.0110.001OgM从表中可以看出，腐蚀样中氮含殳明显高于未发生腐蚀样品，据此可以推断是失效换热管可能失效的一种方式是辄损伤。1.2. 化学成分比较采纳化学分析和电镜(JSM6160)扫描相结合的方式,对腐蚀样和非黑蚀样进行较全面的化学成分分析,分析结果与工业纯钛和钛铝傣合金的成分对比表见表2,»2化学成分比较豪0化学K分<*>I1.OMnNiFrIO.CMM20.12022<0.02<0.020.1030.27C.OO7<0.02<0.020.120.0050.14O.OII<0.02<0.020.12TA2O.OISam003<X2SIM>0.015Oa0.30J().o从表中们可以看出，腐蚀管样的Mo、Ni含量很少，几乎可以认为未检出，而主要成分和工业纯钛(TA2)比较接近，合金元素与钛铝锲合金(TA1.O)差距较大。1.3. 力学性能分析腐蚀样和未腐蚀样进行力学性能检测.并将检测数据与TA2进行对比，详见表3,寰3力学性能比较衰样招名抗拉强度人(MPa)期股强度“2(MPa)晰曲仲氏率8(%)腐蚀样!560MO21腐蚀样256040523未修他样5553X023TA2440-620>32018由表3可知，腐蚀管样的力学性能也与工业纯钛一样，那么结合化学成分分析可以得出,该换热器首效管所选材料是工业纯钛。1.4. 腐蚀缘由分析及其可能实行防腐措施由图1可以知道，工业纯钛在高温O120,C)筑化钠溶液中较钛铜锲合金更易发生健隙腐蚀；由图2可以知道,在发生电化学腐蚀的状况卜.，钛铜银合金有更低的电流密度,这表明钛组集合金能显著变更电化学行为，促进钝化，有效降低腐蚀速率0080604C图125%沸脚SC1.溶液中钛材堆隙腐饨发生率随PH变更关系w1.o,1.o11.o'cx*CPT.-100-400-noow*»oo电位gV图2pH为0.5的25%沸耨NaC1.溶液中一材的极化曲线由以上化学分析，力学性能分析，可以得到：该装置首效所采纳的换热管材料是与工业纯钛很接近的一种钛材，而工业纯钛在较高温度的氯化钠溶液中较其Mo,Ni合金更简单腐蚀。案例中钛制换热器腐蚀失效的缘由可以概括为（1）选材不当，选用材料性能与工业纯钛极接近的材料，所选材料在工作过程中易受腐蚀：（2）腐蚀样中含氢量明显尚于未腐蚀样，落腐蚀致脆也是一种腐蚀的可能;管件出现明显孔损，可能是孔蚀引起：（4）管件明显的脆性失效，可能与应力腐蚀开裂有关。经过这个案例，可以得出制盐装理首效不能运用工业纯钛针对该.案例，可以通过实行以下措海防腐蚀：（1）合理选材，尽量选择耐腐蚀合金钛（应详细以管件工作环境为依据，确定所选材料是否具有良好的耐蚀性）：（2）尽fit出去该换热器工作环境介质中的匆，以防止发生级损伤：3）对于孔蚀，可以通过提高管件表面光滑度、尽量除去环境中氧气及相关氧化剂的方式加以预防（4）对于应力腐蚀，应通过尽量减小管件连接时残余应力的方式加以预防。2.案例二换热管与管板连接处发生腐蚀2006年7月，国内某大型盐业集团投产3年的60万吨/年装置.11效加热室下管板发觉腐蚀。据了解，该加热空换热管采纳TA2工业纯钛，壁厚1.2mm,管长7m,管板采纳80nTA2+6011m15MnVR-6mm3161.的三层复合结构，管与管板连接采纳胀接加强度饵的方式.腐蚀主要集中在管与管板的焊健处，焊缝余高多数已腐蚀掉，焊缝与管板平齐，焊接热影响区腐蚀较严陵.部分腐蚀较重的部位起先淌锈水，说明钛更合层已经蚀穿，中间的碳钢部分已经起先腐蚀，上管板只有极少地管与管板焊发觉腐蚀.2006年10月，再次停产检修，卜管板与管的焊缝已基本全部掉落，管板出现很多大窟很（见图3、图4）,很多地方已经可以看到管板底部的3161.复合层，法兰蛰圈与管板接触处腐蚀也很严峻，出现大地蚀坑（见图5）.上管板腐蚀状况也较7月份更为严峻，已有多处焊缝消锈水。图5法兰垫片处的饨坑2.1. 失效缘由分析II效料温一般1009左右,PH值在7.58之间，般认为工业纯钛在这种介质中是耐腐蚀的，因此引起腐蚀的主变缘由可能来自结构设计及制造加工过程.经过查阅相关资料后发觉，该装置换热器管长达到了7m,却没有设置支撑板，且H效管与管板的焊接方式与另外3台不同，、I1.kIV效为强度胀+密封焊，II效为贴胀-强度焊，这种方式应力若力点就在焊缝处。加热室工作时大量的蒸气变为冷凝水，众所周知水蒸气变为水时,由于体积隧然变小，将会产生.剧烈振动，这样设备将在交变载荷作用下运行。换热管与管板焊缝连接到处受力最大的而应力区，在交变应力作用下，焊所承受的应力超过屈服极限时，晶界产生滑移,并渐渐发展成微小裂纹，J1.裂纹不断扩展，最终导致焊缱开裂，直至破坏“屋兰垫4处的腐蚀为典型的筵隙腐蚀.一般状况下，钛材无论表面状况如何，在常温卜在制盐介质中不易发生缝隙腐蚀的，但随着温度上升，钛材的缱隙腐蚀倾向就会增大.这是因为随着温度上升，缝隙内和自由面的电位差会快速增大，缝内电位显著负移图6工业纯钛电位随温度变更曲税据以上分析，可以得到腐蚀的可能缘由有（1）焊缝处残余应力较大，在腐蚀介质共同作用下可能发生应力腐蚀：（2）换热器由水蒸气间歇性冷凝为水产生交变脉冲栽荷，协作腐蚀介质，可能发生疲惫腐蚀失效；（3）在较高温度下，法兰连接发生的缝隙腐蚀：（4）不同金属复合板可能发生接触电偶腐蚀,即产生电化学腐蚀。2 .2.防腐蚀措施为了防止钛材发生缝隙腐蚀，（1）钛制设备尽量少用非金属垫片，尤其湮用聚四叙乙烯垫片,因为聚四版乙烯卜的械化物会破化钛材的钝化膜,加速腐蚀：（2）较高温度和压力下，金属包垫、缠绕垫或金属垫等,如钛包蛰片等。（3）在法兰处采纳更耐Sf隙腐蚀的钛合金材料，如TA9、TA1.o等（4）（5）换热器内设置2个以上支拉板.削减蒸汽冷凝时换热管的扰动：（6）变更管与板的连接方式，由贴胀加强度焊改为强度胀加密封焊（如图7）。图7焊接方式改进3 .个人体会通过以上两个案例分析，以及结合在化工平安与防腐课程中所学，我得到了以下几点想法：（1）合理选材对于防腐是及其重要的,尤其是依据构件实际工作环境合理选材：（2）尽可能减小残余应力对于防腐是有利的：（31尽可能依据已有事故教训，避开再次发生类似腐蚀失效，尤其是在重要环节：（4）所谓的耐腐蚀不是确定不发生腐蚀,在特定状况下耐蚀材料会转变为腐蚀材料，应慎重对待。参考文献：（1），波,刘昌辉,曾莉.真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析.中国井矿A1.第MVo1.44.121金志江.化工平安与防网课件.
