化工安全与防腐案例分析.docx

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1、化工安全与防腐案例分析—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：xxxxxxxx真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析一般认为在温度不太高的NaCl溶液中，钛的腐蚀速度非常低。但是随着钛在制盐行业的大量使用，发生腐蚀失效事故也开始增多，引起各制盐企业的重视，钛腐蚀的原因大致可归为四类：缝隙腐蚀、氢损失、应力腐蚀、铁污染等，且受材质成分、设计制作、工况介质等具体情况影响，腐蚀原因往往较为复杂，多为一个主要因素诱导，几种辅助因素共同作用的结果。以下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

2、管腐蚀失效分析：2004年四川某制盐厂30万吨/年装置检修时，发现首效换热管发生较严重的腐蚀。该加热室总共1454根钛管，本次检修共发现158根换热管有不同程度的腐蚀穿孔。已拔出的部分换热管进行检查，发现孔损、破损、脆裂较严重，有的管子从1米左右高处自然落下即断成两半或破裂，断口晶粒粗大，破裂片用手可掰断，吸氢脆化现象明显。该装置首效加热蒸汽约0.4MPa，原料卤水为天然卤水和岩卤的混合卤水，用石灰乳预处理卤水，进罐pH约为8。该套装置首效加热室采用某种钛合金材料，Ⅱ～Ⅳ效采用TA2工业纯钛换热管。在检修只发现了首效换热管有腐蚀，

3、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破裂”看出)，据此判断材料吸氢肯定比较严重，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1，从表中可以看出，腐蚀样中氢含量明显高于未发生腐蚀样品，据此可以判断是失效换热管可能失效的一种方式是氢损伤。1.2．化学成分比较采用化学分析和电镜（JSM6460）扫描相结合的方式，对腐蚀样和非腐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钼镍合金的成分对比表见表2，从表中们可以

4、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，合金元素与钛钼镍合金（TA10）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，由表3可知，腐蚀管样的力学性能也与工业纯钛一致，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．腐蚀原因分析及其可能采取防腐措施由图1可以知道，工业纯钛在高温（＞120℃）氯化钠溶液中较钛钼镍合金更易发生缝隙腐蚀；由图2可以知道，在发生电化学腐蚀的情况下，钛钼镍合金有更低的电流密

5、度，这表明钛钼镍合金能显著改变电化学行为，促进钝化，有效降低腐蚀速率图125%沸腾NaCl溶液中钛材缝隙腐蚀发生率随pH变化关系图2pH为0.5的25%沸腾NaCl溶液中钛材的极化曲线由以上化学分析，力学性能分析，可以得到：该装置首效所采用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合金更容易腐蚀。案例中钛制换热器腐蚀失效的原因可以概括为（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高于未腐蚀样，氢腐蚀致脆也是一种腐蚀的可能；

6、（3）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，可以得出制盐装置首效不能使用工业纯钛。针对该案例，可以通过采取以下措施防腐蚀：（1）合理选材，尽量选择耐腐蚀合金钛（应具体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）尽量出去该换热器工作环境介质中的氢，以防止发生氢损伤；（3）对于孔蚀，可以通过提高管件表面光洁度、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。1.案例二换热管与管板连接处发生腐蚀

7、2006年7月，国内某大型盐业集团投产3年的60万吨/年装置Ⅱ效加热室下管板发现腐蚀。据了解，该加热室换热管采用TA2工业纯钛，壁厚1.2mm，管长7m，管板采用8mmTA2+60mm15MnVR+6mm316L的三层复合结构，管与管板连接采用胀接加强度焊的方式。腐蚀主要集中在管与管板的焊缝处，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重，部分腐蚀较重的部位开始淌锈水，说明钛复合层已经蚀穿，中间的碳钢部分已经开始腐蚀，上管板只有极少量管与管板焊缝发现腐蚀。2006年10月，再次停产检修，下管板与管的焊缝已基本全部掉

8、落，管板出现许多大窟窿（见图3、图4），许多地方已经可以看到管板底部的316L复合层，法兰垫圈与管板接触处腐蚀也很严重，出现大量蚀坑（见图5）。上管板腐蚀状况也较7月份更为严重，已有多处焊缝淌锈水。图3下管板腐蚀形貌图4蚀孔深度已达56mm图5法兰