尿素裝置的腐蝕類型及影響因素芻議.doc

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1、尿素裝置的腐蝕類型及影響因素芻議尿素生產(chǎn)中的工藝介質(zhì)，如氨基甲酸銨以及含有甲銨的尿素水溶液均為強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，且尿素生產(chǎn)具有的高溫、高壓特點(diǎn)，更加加劇了尿素設(shè)備材料的腐蝕。共腐蝕類型主要有均勻腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕等6種。影響腐蝕的因素主要有氨碳比、水碳比、惰氣影響、氧含量影響、硫含量影響等5種，筆者分別論述如下。??z%S8H1q$m2}1??腐蝕特點(diǎn)和類型+P%c,`#N.K0K??l0D3^1.1??均勻腐蝕*W'[1c/o.v/@2w??均勻腐蝕使設(shè)備與介質(zhì)接觸的金屬表面失去光澤而變得粗糙，特別是焊縫、焊縫熔合線和焊

2、接熱影響區(qū)表現(xiàn)得較為嚴(yán)重。影響材料均勻腐蝕的主要因素是不銹鋼表面的鈍化膜狀態(tài)，在活化狀態(tài)下不銹鋼腐蝕速度和鈍化狀態(tài)下腐蝕速度要相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。氧對(duì)金屬活化、鈍化的關(guān)系見圖1。在良好的鈍化膜狀態(tài)下，尿素生產(chǎn)中所用不銹鋼材料的腐蝕速率為0.01～0.1mm／a。均勻腐蝕大都因?yàn)樵O(shè)計(jì)上能夠正確選取腐蝕速度而不易造成破壞性惡性事故。0y-{4}4w:?:~0G??B$l.p/i$G81K([2?'k3w:j??對(duì)于尿素生產(chǎn)中不銹鋼材料的選擇應(yīng)按不同部位的腐蝕狀況分別計(jì)算腐蝕速率。尿素裝置常用不銹鋼材料腐蝕速率見表1。;C-m:U0?.V0A.`.A6{8f7Z/t%

3、

4、0A9^-Z1.2??點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕7V.o&W4O!b#L3*M??點(diǎn)蝕又叫坑蝕，是不銹鋼常見的一種局部腐蝕。點(diǎn)蝕有大有小，一般情況下，點(diǎn)蝕僅僅集中在某些特定點(diǎn)并在這些點(diǎn)形成腐蝕孔，其深度要比其直徑大得多，而其他大部分表面仍保持鈍態(tài)。在金屬表面附著物下面或在金屬與另一物體的縫隙中，腐蝕選擇性地進(jìn)行的腐蝕形式稱為縫隙腐蝕。這2種腐蝕都是由所謂活態(tài)—鈍態(tài)電池引起，在同一金屬表面發(fā)生腐蝕。由于同一金屬表面上活態(tài)和鈍態(tài)共同存在，表明活態(tài)區(qū)和鈍態(tài)區(qū)的介質(zhì)流動(dòng)情況是不同的，也就是物質(zhì)的不同形式的移動(dòng)，從而助長(zhǎng)了該種腐蝕的形成過(guò)程和成長(zhǎng)過(guò)程，這就是縫隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備

5、死角和介質(zhì)流動(dòng)的滯留區(qū)的原因。在這些具有特殊幾何形狀的部位，介質(zhì)的流動(dòng)或擴(kuò)散受到限制，使得被阻塞的死角縫隙的空腔內(nèi)具有腐蝕性較強(qiáng)的溶液的化學(xué)成分與整體溶液的成分產(chǎn)生很大的差別，從而造成空腔內(nèi)電極電位下降，縫隙孔腔的金屬表面呈陽(yáng)極，整個(gè)外表面呈陰極，形成了金屬表面的局部腐蝕。此種腐蝕行為往往與交變應(yīng)力相互作用而使蝕孔迅速引發(fā)和擴(kuò)展。例如，某廠CO2汽提塔管箱內(nèi)的分布器升氣管與固定板因孔間隙過(guò)小致使尿素熔融物流動(dòng)不暢而形成縫隙腐蝕?？p隙腐蝕實(shí)例見圖2。圖2中a＜0.3mm時(shí)發(fā)生縫隙腐蝕，a＞1mm時(shí)，則不會(huì)發(fā)生。6K9q5u3c5i(g9b/Y??@;d6Y0Y(

6、o"E2y13??晶間腐蝕+N+K7D$q2A-w1b+J??尿素用鋼的晶間腐蝕是介質(zhì)侵蝕沿著晶界進(jìn)行而形成裂紋，也可能在表面上沒有宏觀的顯著變化，但卻能引起設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度的急劇降低。導(dǎo)致該種腐蝕的原因是由于底層金屬中碳化物沉積而使基體脫鉻的部分遭受侵蝕，也就是由于沒晶粒邊界形成或析出鉻的碳化物。由于鉻的擴(kuò)散速度低于碳，當(dāng)晶界析出碳化物時(shí)，碳會(huì)很快補(bǔ)充上，而鉻卻來(lái)不及擴(kuò)散到晶界，因而造成了晶界附近的貧鉻區(qū)。當(dāng)鉻含量降低至小于2％時(shí)，即達(dá)到了鈍化所需的極限含量以下，發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。晶間腐蝕主要發(fā)生在熱影響區(qū)或加熱后而未經(jīng)固熔處理的不銹鋼部件。圖3為尿素設(shè)備中熱影響區(qū)

7、，在尿素—甲銨溶液的作用下，產(chǎn)生晶間腐蝕的現(xiàn)象。如果在尿素設(shè)備中底層金屬合適（碳含量合適，應(yīng)力消除），則在上述介質(zhì)中不會(huì)發(fā)生該類腐蝕行為。晶間腐蝕金相組織見圖3。1B7H6q+z8K(?:E,c#w;z6]3y2G1r2q%^1.4??選擇性腐蝕6D%z9k.R5O4o??在尿素—甲銨介質(zhì)中，由于金屬組織不平衡，經(jīng)受高溫時(shí)出現(xiàn)鐵素體，在600～900℃的加熱過(guò)程中（在臨近進(jìn)行焊接），本身易于轉(zhuǎn)化成α相。出現(xiàn)上述金屬互化中或是出現(xiàn)在附近的因金屬互化物沉淀而影響其組織的區(qū)域，就會(huì)產(chǎn)生組織選擇性腐蝕。在介質(zhì)中應(yīng)用復(fù)相鋼既能產(chǎn)生鐵素體相的選擇性腐蝕，也能產(chǎn)生α相的選擇

8、性腐蝕。一般在尿素用鋼的規(guī)范中往往將鐵素體含量規(guī)定在很低的限度內(nèi)，但是鐵素體本身并無(wú)害，不過(guò)它最容易轉(zhuǎn)化成α相的選擇性卻是有害的。事實(shí)上，在大多數(shù)生產(chǎn)尿素的方法中，尿素合成是在反應(yīng)物中有氧存在的條件下進(jìn)行的，氧在操作過(guò)程中對(duì)不銹鋼起到鈍化作用，使介質(zhì)的氧化還原電位移向更高的水平來(lái)超過(guò)活化區(qū)域。但是在含氧量較充分的情況下，介質(zhì)對(duì)鐵素體相選擇性腐蝕能力強(qiáng)。在缺氧的情況下，介質(zhì)對(duì)鐵素體相選擇性腐蝕能力弱。9t+~'J6f2[0H8^1.5??應(yīng)力腐蝕&A"z4

9、1Z.}??應(yīng)力腐蝕是在應(yīng)力和腐蝕的共同作用下，在金屬和環(huán)境系統(tǒng)特殊配合下所產(chǎn)生的一種局部腐蝕現(xiàn)象。與尿素

10、—甲銨液接觸的傳動(dòng)設(shè)備如高壓甲銨泵等有