LJB型离心泵壳体腐蚀原因及防护.pdf

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1、第38卷第4期化工机械495LJB型离心泵壳体腐蚀原因及防护朱辉+(兰州石化设备维修公司)摘要针对LJB型离心泵壳体腐蚀冲刷问题，以催化剂厂的一台微球泵为例，详细分析其腐蚀冲刷原因。并通过改变壳体材料，降低设备故障。关键词离心泵壳体不锈钢腐蚀腐蚀机理中图分类号TQ051．2l文献标识码B文章编号0254_6094(2011)04讲95旬2兰州石化公司催化剂厂一台微球泵20lO年以来频繁出现壳体腐蚀问题，截止同年6月，累计由于壳体腐蚀故障达20多次，严重影响了设备长周期运行。泵壳体材料为312不锈钢，输送介质为土浆，里面含

2、有Hcl，Cl。浓度比较高。笔者结合多年现场检维修经验，对离心泵壳体腐蚀原因进行了分析。1腐蚀原因分析1．1不锈钢腐蚀机理不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10％一12％。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约0．02％一0．03％，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并在晶间形成碳化铬的化合物，如CrFe：，C。等。数据表明，铬沿晶界扩散的活化能力为162—252kJ／mol，而铬在晶粒内扩散活化能

3、约540kJ／mol，即：铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬质量分数低于12％时，就形成贫铬区，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失。1．2CI一对不锈钢腐蚀机理由于钝化膜的存在，阻碍了不锈钢基体在各种介质中的腐蚀，当介质中充满Cl一时，其较强的活化作用破坏了钝化膜的建立，从而使

4、不锈钢丧失耐蚀能力。实验研究表明，其腐蚀分应力腐蚀和点蚀两种。1．2．1应力腐蚀机理铬镍不锈钢在含有氧和氯离子的水溶液中，首先在金属表面形成了一层氧化膜，它阻止了腐蚀的进行，使不锈钢钝化。然而由于压力容器自身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力，使局部保护膜破裂，破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中，该处的电极电位比保护膜完整的部分低，形成了微电池的阳极，产生阳极溶解。因为阳极小、阴极大，所以阳极溶解速度很快，腐蚀到一定程度后，又形成新的保护膜，但在拉应力的作用下又会重新破坏，发生新的阳极溶解。在这种保护膜反复形成和反复破

5、裂过程中，就会使某些局部地区的腐蚀加深，最后形成孔洞，而孔洞的存在又造成应力集中，更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。而且应力腐蚀裂纹变化快慢程度随氯离子浓度和介质温度变化而变化：实验研究结果表明，氯化物的浓度越高，产生应力腐蚀裂纹的时间越短。即使氯离子浓度只有·朱辉，男，1983年6月生，助理工程师。甘肃省兰州市，730060。496化工机械2011年10～，也会在短时间内产生裂纹。随着温度的上升，裂纹的敏感性显著增加，产生裂纹的时间大大缩短，裂纹成长的速度明显

6、增大。1．2．2点蚀机理在含有氯离子的水溶液中，由于氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上，使氧化膜中的氧原子被排除掉，氯离子与氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，不锈钢表面的氧化膜便产生了溶解，结果在基底金属上生成孔径为20～30斗m的孔蚀核。在外加阳极极化条件下，当介质中氯离子达到一定浓度时，蚀核便发展成蚀孔。此时，蚀孔内的金属表面处于活化状态，电位为负，蚀孑L外的金属表面处于钝化状态，电位为正，于是孔内、外构成钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极小阳极面积比结构，孔外金属表面受到阴极保护，可继续维持钝化状态，而阳极电流密

7、度很大，发生阳极溶解，蚀孔加深很快，具体反应为：Fe_+Fe2++2eCr—Cr3++3eNi-÷Ni2++2e孔外的反应为：02+H20+2e_20H一由于阴、阳两极彼此分离，二次腐蚀产物将在孔口形成，孔内介质相对于孔外介质呈滞流状态，溶解的金属阳离子不易往外扩散，溶解氧也不易扩散进来。孔内金属阳离子浓度增加，氯离子迁入以维持电中性，使孔内形成金属氯化物的浓溶液，这种浓溶液可使孑L内金属表面继续维持活化状态。又由于氯化物水解的结果，孔内介质酸度增加，使阳极溶解加快，蚀孔进一步发展，孔口介质的pH值逐渐升高，水中的可溶性

8、盐将转化为沉淀物，结果锈层、垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池。闭塞电池形成后，孔内、外物质交换更加困难，使孔内金属氯化物更加浓缩，氯化物水解使介质酸度进一步增加，酸度的增加将使阳极溶解速度进一步加快，蚀孔的高速度深化，可把金属断面蚀穿，设备发生泄漏。2相应对策2．1防止Cl‘对不锈钢腐蚀的措施选用耐应力腐蚀材料。近