硫酸装置关键设备腐蚀机制与防护对策

图书分类号：TG172.6 学校代码：10213 国际图书分类号：66 密级：公开

工学硕士学位论文

硫酸装置关键设备腐蚀机制与防护对策

硕士研究生：朱晓航

导师：李宁教授

申请学位级别：工学硕士

学科、专业：化学工程与技术

所在单位：化工学院

答辩日期：2010年6月

授予学位单位：哈尔滨工业大学

Classified Index：TG172.6

U.D.C.: 66

A Dissertation for the Degree of Master in Engineering

CORROSION MECHANISM AND PREVENTIVE MEASUREMENTS OF

SULFURIC ACID MAKING PLANT

Candidate：Zhu Xiaohang

Supervisor：Prof. Li ning

Academic Degree Applied for：Master of Engineering

Specialty：Chemical Engineering and Technology

Affiliation：School of Chemical Engineering Date of Oral Examination：June, 2010

Harbin Institute of Technology Degree-Conferring-Institution:：

：

摘要

硫磺和硫化氢联合制备硫酸装置是巴陵石化己内酰胺生产中重要设备。硫酸装置平稳、安全的运行状态不仅能保障工厂生产计划顺利完成，同时也是公司经济效益最大化的必要保证。

本文从现场出发，调查硫酸装置的设计资料以及设备服役条件，勘察腐蚀设备形貌以及采集腐蚀设备腐蚀样品。采用XRD、EDS、SEM以及化学分析等方法对现场采集腐蚀产品进行分析，借助热力学软件Factsage的计算结果，结合国内外硫酸设备腐蚀与防护的最新研究进展，对设备腐蚀原因与腐蚀机制进行全面分析。

硫酸制备装置发生腐蚀设备有：物料入口设备以及各级换热器等，其中以

E304热管省煤器腐蚀情况最为严重。物料入口设备下料口产生腐蚀主要原因有：沉降设备表面硫磺粉尘，水蒸气结露，设备未涂覆保护涂层以及具有腐蚀性工业大气。通过软件模拟研究，结合模拟实验结果，确定其主要为大气腐蚀，导致设备氧化腐蚀。

E301高温换热器膨胀节遭受的是，未燃尽硫磺蒸汽与膨胀节发生硫化腐蚀后，设备表面硫化物连同停工过程中产生的冷凝酸共同造成的连多硫酸应力腐蚀；E303中温换热器主要遭受服役环境中烟气的化学腐蚀以及未燃尽硫磺硫腐蚀；E304则因设备服役温度低于烟气露点，导致造成硫酸露点腐蚀。导致换热器腐蚀根本原因是工艺控制不良造成的，同时设备的选材以及构造等方面也给设备腐蚀埋下隐患。

模拟实验对硫酸装置采用设备用钢：Q235、20#钢、316L、16MnR以及ND 钢进行了电化学测试、浸泡腐蚀实验、电偶腐蚀实验、大气腐蚀实验等方法，得到了各种钢材在硫酸中耐蚀性数据，通过浸泡实验以及电化学测试，发现当硫酸浓度低于60mass%时，金属腐蚀速度随温度、浓度增大而增大。合金钢316L 以及ND钢耐蚀性优于普通低碳钢Q235以及20#钢。实验发现，316L在20℃硫酸中具有优异耐蚀性；合金钢ND钢在60 ℃硫酸中耐蚀性较316L好；Q235在各类测试中其耐蚀性均优于20#钢。

本文首次对ND钢与20#钢、316L与Q235接触产生的电偶腐蚀实验进行研究，此项研究在国内外仍未见报道。实验发现电偶腐蚀不仅会使得ND钢与316L耐蚀性降低，同时也会造成Q235与20#钢腐蚀加剧。实验表明，电偶腐蚀必然加速至少一种钢材腐蚀速率。实验进一步研究了材料在硫酸装置服役环境中腐蚀机理，同时为设备建造提供了选材依据。

- I -

针对硫酸设备腐蚀关键因素，提出切实可行的防腐对策与建议。对未发生腐蚀设备依据现场环境、软件计算以及文献报道等进行腐蚀预测，并提出了相关防腐措施。最后本文展望了相应防腐措施，以及有关研究方向。

关键词：硫酸装置；入料口；热管换热器；腐蚀机制；电偶腐蚀；防腐对策

- II -

Abstract

Sulfuric acid manufacture device using sulphur and hydrogen sulfide is important to Petro China Yue Yang branch caprolactam production equipment. Smooth and safe running of sulfuric acid device can not only ensure the completion of the production plan, but also ensure the maximum economic benefits of the company.

With the assistance of research team in the plant, the design data of the sulfuric acid plant, working conditions of the devices, and the corrosion products from the equiments have been investigated and collected.

Using XRD, EDS, SEM and chemical analysis, corrosion products collected on the spot are analysed. With the calculation results of the thermodynamics software Factsage, and the analysis of the corrosion products, the causes leading to the corrosion of the sulfuric acid equipments havd been discussed in this paper. With the benefits of the latest researches on the corrosion mechanisms of equipments corrosion and analysis of the real cases, key factors to the corrosion of the equipments have been found and protective measurements are put forward in anti-corrosion suggestions. Mile steel Q235 and 20#, alloy 316L and ND steel have been tested by the electrochemical tests, immersion corrosion test, galvanic corrosion test in order to get the datas of corrosion resistance of the steels. Further studies in the corrosion mechanisms of steels in sulfuric acid have been taken, providing selection of the steels in equipment construction in the future.

Corrosion happens in all of the equipments of the sulfuric acid including sulphur filler, heat exchangers and et al. The corrosion of E304 heat pipe economizer is the most severe.

The main causes leading to corrosion of the sulphur filler has been found. First, the equipment is coverd by the sulphur dust on the surface. Second, Liquid membrane is formed, when vapor condensed into water. Third, the device is not coated with any protective coatings and exposed to industrial air. Through software simulation study and comparing with different types of experiment results, the main cause of the corrosion of the suphur filler was the atmospheric corrosion.

E301 Superheater expansion joint is subjected to the sulphur corrosion by sulfur steam and produced sulfide at high temperature. Afterwards the sulfide reacted with sulfuric acid and caused sulfide cracking corrosion. Chemical corrosion happened in E303 medium temperature superheater by its working conditions. E304 heat pipe economizer is subjected to dew point corrosion caused by sulfuric acid by the inappropriate selection of equipment constructive steel, the unreasonable design of the equipment and the poor control of the production process.

- III -

By immersion and electrochemical tests, it is found that when sulfuric acid concentration is lower than 60wt%, the corrosion rate of the metal increases with risen of temperature and concentration. ND steel and 316L have better corrosion resistance than carbon steel Q235 and 20 # steel. It was found that at 20℃, 316L has excellent corrosion resistance in all different concentrations of sulfuric acids. ND steel has better corrosion resistance than 316L in sulfuric acid at 60℃. in all kinds of tests, Q235 is superior to 20 # steel in corrosion resistance. But when ND steel, 316L attach to general structural steel such as 20# and Q235A in sulfuric acid, the galvanic corrosion will lower the corrosion resistance of the alloy steel, and increase the corrosion rate of the alloy steel, indicating that galvanic corrosion does weaken the corrosion resistance of all the tested steels.

Against the mechanisms of the corrosion and causes of the corrosion, Anti-corrosion measurements are put forward in this paper. A Further look in relating research has been proposed in the end of this article.

Keywords：Sulfuric Acid Devices; Corrosion Mechanism; Q235; Galvanic Corrosion; Preventive Measurements

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目录

摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................. III

第1章绪论 (1)

1.1 硫酸生产现状以及发展趋势 (1)

1.1.1 硫酸生产现状 (1)

1.1.2 硫酸需求现状 (2)

1.1.3 硫酸生产工艺 (2)

1.1.4 硫酸工业技术发展趋势 (5)

1.2 硫磺和硫化氢联合制备硫酸工艺简介 (5)

1.2.1 燃烧反应 (5)

1.2.2 转化反应 (5)

1.2.3 吸收反应 (6)

1.3 硫磺和硫化氢联合制备硫酸制造流程以及腐蚀严重设备 (6)

1.3.1 熔硫工艺流程 (6)

1.3.2 焚烧工艺流程 (6)

1.3.3 转化工艺流程 (7)

1.3.4 干吸工艺流程 (7)

1.3.5 余热工艺流程 (8)

1.3.6 给水系统 (9)

1.3.7 腐蚀严重设备 (9)

1.4 硫酸生产设备腐蚀类型 (9)

1.4.1 大气腐蚀 (9)

1.4.2 水腐蚀 (10)

1.4.3 湍流腐蚀 (10)

1.4.4 高温硫腐蚀 (11)

1.4.5 硫酸露点腐蚀 (13)

1.4.6 连多硫酸引起应力腐蚀 (13)

1.5 国内外硫酸设备腐蚀与防护研究现状 (14)

1.5.1 耐硫酸腐蚀材料研究简介 (14)

1.5.2 国内硫酸换热设备腐蚀与防护现状 (14)

- V -

1.6 本课题研究内容、目的与意义 (15)

第2章实验材料与实验方法 (17)

2.1 实验材料及设备 (17)

2.1.1 化学药品及实验材料 (17)

2.1.2 实验仪器 (17)

2.2 腐蚀成分分析 (18)

2.2.1 SEM&EDS分析 (18)

2.2.2 XRD谱图 (18)

2.2.3 硫磺残余量分析 (18)

2.2.4 不溶性灰分提取实验 (19)

2.2.5 化学分析 (19)

2.3 热力学软件Factsage预测腐蚀类型 (19)

2.4 电化学测量方法 (19)

2.4.1 电极电位测量法 (19)

2.4.2 塔菲尔(Tafel)曲线测试 (20)

2.4.3 阳极极化曲线测量 (20)

2.5 实验室模拟腐蚀方法 (20)

2.5.1 浸泡实验 (20)

2.5.2 实验室模拟大气腐蚀法 (21)

2.5.3 硫化腐蚀 (21)

2.5.4 蒸汽氧化法 (21)

2.6 腐蚀评定方法 (21)

2.6.1 质量法 (21)

2.6.2 气体容量法 (21)

2.6.3 表观检查 (22)

第3章物料入口设备腐蚀分析及腐蚀机制研究 (23)

3.1 熔硫槽腐蚀概况 (23)

3.1.1 设备现场资料 (23)

3.1.2 腐蚀产物分析 (24)

3.2 腐蚀类型分析 (25)

3.3 模拟实验 (27)

3.3.1 硫磺酸性测试 (27)

3.3.2 熔硫槽下料口模拟实验结合 (28)

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3.3.3 硫化腐蚀 (29)

3.4 腐蚀机制研究与原因分析 (29)

3.4.1 大气腐蚀 (29)

3.4.2 硫腐蚀 (31)

3.5 本章小结 (33)

第4章换热设备腐蚀分析及腐蚀机制研究 (34)

4.1 E301高温换热器出口膨胀节腐蚀概况 (34)

4.1.1 设备概况 (34)

4.1.2 腐蚀产物分析 (35)

4.2 E303中温换热器腐蚀概况 (36)

4.2.1 设备概况 (36)

4.2.2 腐蚀产物分析 (37)

4.3 E304热管换热器腐蚀概况 (38)

4.3.1 设备概况 (38)

4.3.2 旧E304腐蚀产物分析 (40)

4.3.3 新E304腐蚀产物分析 (41)

4.4 腐蚀预测 (43)

4.4.1 烟气化学腐蚀 (43)

4.4.2 硫化腐蚀 (44)

4.4.3 硫酸腐蚀 (45)

4.5 模拟实验 (45)

4.5.1低碳钢Q235、20#钢在硫酸中腐蚀行为研究 (46)

4.5.2 低合金钢16MnR在硫酸中腐蚀行为研究 (49)

4.5.3 合金钢316L、ND钢在硫酸中腐蚀行为研究 (50)

4.5.4 电偶腐蚀研究 (55)

4.5.5 停车下腐蚀 (56)

4.6 腐蚀机制研究 (60)

4.6.1 E301出口膨胀节腐蚀机制 (60)

4.6.2 E303腐蚀机制研究 (61)

4.6.3 E304腐蚀机制研究 (61)

4.7 本章小结 (62)

第5章防腐建议、预测及展望 (63)

5.1 防腐建议 (63)

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5.2 腐蚀预测与实验展望 (65)

5.2.1 腐蚀预测 (65)

5.2.2 试验展望 (67)

5.3 本章小结 (67)

结论 (68)

参考文献 (69)

附录1 研究流程图 (73)

附录2 设备流程图 (74)

附录3 V101快速熔硫槽设备调查资料 (75)

附录4 E301膨胀节设备调研资料 (76)

附录5 E303中温换热器调查资料 (77)

附录6 E304热管省煤器调查资料 (78)

攻读学位期间发表的学术论文 (79)

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (80)

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (80)

致谢 (81)

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第1章绪论

1.1硫酸生产现状以及发展趋势

1.1.1硫酸生产现状

硫酸是重要基础化工、化肥原材料，其用途非常广泛。硫酸主要用于无机化学肥料的制造，特别是复合磷肥的制造，其次则用于金属冶炼、石油化工、橡胶工业、农药医药和国防工业[1]。

硫酸工业最早始于18世纪，经过多年生产实践以及技术发展，其制造技术已经十分成熟。现在用以生产硫酸原料逐渐增多，目前制酸主要原料有硫磺、冶炼烟气、硫铁矿、石膏、硫化氢和废硫酸等物质。目前大多数化工厂主要以硫磺为原料生产硫酸，而我国在硫酸制酸发展初期由于国内硫磺资源不足，则采用多种原料进行硫酸生产，其中以硫铁矿、冶炼烟气制酸为主。但是随着近年来，国外进口硫磺价格的降低以及国内硫磺产量的提升，国内以硫磺作为制酸原料生产硫酸产量逐渐提高，2009年以硫磺为原料制备硫酸产量占总产量的46.8%。表1-1为近年来我国硫酸制酸生产原料组成情况。

表1-1 近年来国内硫酸产量与生产原料格局(单位：kt)

2005年[2]2006年[3]2007年[4]2008年[5]2009年[6]硫磺制酸19740 22330 26230 20810 27950

冶炼烟气制酸9810 11630 13210 15430 17780

硫铁矿制酸16120 15930 17050 10650 13840

石膏及其他580 550 520 690 970

总产量46250 50440 57000 53790 59680

现我国硫酸装置正向大型化发展，产业集中度进一步提高。据中国硫酸工业协会统计[6]，到2009年底，我国硫酸总产能达到71000kt/a以上，单系列硫磺制酸最大规模达到1000kt/a，单系列冶炼烟气制酸最大规模达到1200kt/a，单系列硫铁矿制酸最大规模为400kt/a，为国际最大规模。具有世界先进水平装置总产能占全国总产能50%以上。其中云南硫酸总产量最大，达到9370kt/a，其次为湖北8010kt/a，2009年我国共有15个省份硫酸产量超过1000kt/a，7个省份产量超3000kt/a。

从制酸原料看我国单省最高产量，其中，云南省硫磺制酸产量最大，达到7090kt/；甘肃冶炼烟气制酸产量最高，为2380kt/a；硫铁矿产量最高为湖北，达到1950kt/a。2009年全国共有9家企业硫酸产量超过1000kt/a，产量最大的仍是

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云天化国际。9家企业中，其中有6家企业采用硫磺制酸，3家采用冶炼气制酸，其总产量占全国硫酸总产量的33.1%。

1.1.2硫酸需求现状

硫酸最大用途在于生产化肥，其中磷肥生产又是硫酸最大消费客户。近年来我国硫酸表观消费量，化肥以及非化肥用酸消费量比例如表1-2所示。

表1-2 近年来硫酸表观消费量以及化肥用酸比例情况

原料组成2005年[2]2006年[3]2007年[4]2008年[5]2009年[6]

硫酸表观消费量48180kt 52600kt 58930kt 54990kt 60500kt

化肥消费比例69.3% 69.7% 71% 68.9% 70.6%

磷肥消费比例65.3% 66% 52% 50.5% 52.9%

非化肥消费比例30.7% 30.3% 29% 31.1% 29.4%

注：化肥消费+非化肥消费=100%，磷肥消费为化肥消费的一部分。

2009年我国磷肥产量(以P2O5计)为13850kt，同比增长7.8%，超过了2007年13510kt。其中高浓度磷复合肥(以硫酸为原料生产)产量为10610kt，同比增长11.9%，占磷肥总产量的76.6%。预计2010年我国磷肥产量接近14500kt，其中高浓度磷复合肥占76%，预计全年硫酸产量将在63000kt以上。

随着我国硫酸行业高速发展，硫酸产能逐年提升，磷肥产业获得了前所未有的巨大发展。自2007年起，我国由磷肥进口国转变成为磷肥出口国。年出口上百万吨，可见国内对硫酸需求非常巨大。

1.1.3硫酸生产工艺

我国传统硫酸工业，其制酸原料主要为硫铁矿，且采用多种原料进行硫酸生产。近十几年来，受国际市场硫磺价格普遍偏低，硫磺制酸设备投资成本较低、设备维护管理方便等优势因素的吸引，国内越来越多厂家使用硫磺作为制酸原料，采用接触法制酸工艺生产硫酸。部分厂家也通过改造硫铁矿制酸装置以实现硫磺制酸。

近年来，随着各国环境保护意识增强，低碳意识普及，以及各个厂家降低生产成本的要求，各国逐渐研究利用石化冶炼等工业副产品制备硫酸制酸工艺，例如工业废气、硫化氢等作为硫酸制酸原料的制酸工艺，以提高废品利用率。我国盛产有色金属矿，并以含硫矿居多，在冶炼过程中必定释放SO2等冶炼气体。如何提高有色金属冶炼工艺，充分利用冶炼烟气作为制酸原料，提高节能减排效能，已成为我国有色金属研究中的重大课题。另外在化肥行业中由于化肥生产过程中会产生磷石膏等副产品，利用磷石膏作为制酸原料亦成为当前硫

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酸工业的一项前沿课题。

硫酸制备的工艺流程基本一致，既将原料通过燃烧反应等转变为SO2后，经由转化-吸收生产工艺生产不同规格硫酸产品，其中包括93.5mass%硫酸、98mass%硫酸以及SO3 20mass%的发烟硫酸。但是具体生产工艺与流程随原料反应后所含的烟气成分不同而不同。现我国硫酸制酸工艺主要有以下几类。

1.1.3.1 硫铁矿制硫酸工艺

由于我国富产硫铁矿等含硫矿种，在国内制酸起步阶段，制酸均以硫铁矿作为主要制酸原料。与硫磺制酸不同，硫铁矿制酸生产成本不受国内外硫磺价格影响，在国内硫酸工业中仍占据十分重要的战略地位。

目前最广泛的采用以硫铁矿为原料制酸生产过程主要包括以下工序：硫铁矿的焙烧、炉气的净化、气体的干燥、二氧化硫的转化和三氧化硫的吸收。一般采用两段转化两段吸收或三段转化两段吸收的工艺流程。但是硫铁矿并不是硫酸生产的理想原料，该生产工艺具有生产设备要求精良、生产工艺复杂、管理要求高、操作环境差以及需要处理大量固体废碴与液体废物等缺陷。并且硫铁矿制酸装置对矿物颗粒粒度要求较高，一旦矿物粒度不符合要求，极容易产生积灰腐蚀、硫腐蚀等腐蚀情况的产生。所以硫铁矿制酸在矿物品位较好，并且废渣处理适宜情况下，才能保证装置正常运行，而且保持硫酸产品价格稳定。

1.1.3.2 硫磺制硫酸工艺

国内外大多数国家采用硫磺制备硫酸：一方面，硫磺是生产硫酸一种理想原料，其反应过程中不仅产生大量的热量可以充分被利用，并且杂质成分较少，设计工艺要求低；另一方面，设备投资较其他制酸工艺低，而且设备维护、管理均比其他制酸工艺要简单得多。

我国硫磺矿藏资源相对贫乏，硫酸生产所需硫磺原料仍需大量进口，硫磺进口依赖较大，其生产成本也直接受到硫磺价格影响。近年来，由于我国加工进口高硫原油的比重越来越大，且成品油中允许硫含量在不断降低，为了降低生产成本和环境保护的要求日益严格，大量硫资源得到回收，促进了我国硫磺制硫酸工业发展。

硫磺具有较强化学活泼性，干燥粉尘易燃(燃点246~266 ℃)易爆。在远程运输过程中，为避免发生自燃，通常需洒水保持一定湿度；同时硫磺会发生轻微氧化，生成硫酸；另外由于原料来源、制备硫磺工艺以及贮运方式的不同，常有一些机械杂质(可溶性的和不溶性的)混入商品硫磺之中。因此，硫磺制酸装置使用的常常是含有一定水分和机械杂质，并呈弱酸性的商品硫。

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以固体硫磺为原料生产硫酸，其生产过程可分为熔硫、焚硫、干燥、转化和吸收几个工序。硫磺具有较强化学活泼性，在高温和氧充足条件下，可快速氧化为二氧化硫。二氧化硫在催化剂作用下氧化成为三氧化硫，再用硫酸吸收成酸(成酸工艺与硫铁矿制硫酸工艺相似)。目前，我国有很多硫铁矿制硫酸装置，已改造为硫磺制酸。并且投资建造大规模硫磺制酸的厂家也逐渐增多，其中以云南省居多。

1.1.3.3 冶炼烟气制酸工艺

冶炼烟气制酸：根据烟气SO2浓度的不同可以采用不同处理工艺。当φ(SO2)<2.5vol%时，一般需要采用烟气脱硫(FGD)的方法处理，即使用氨法脱硫或者石膏脱硫等方法对尾气中的SO2进行化学吸收处理。当φ(SO2)<1.5 vol%时，采用石灰石-石膏抛弃法；当φ(SO2)>1.5 vol %时，宜采用回收法；企业有自产蒸汽或者液体SO2有销路时，可以采用加拿大CANSOLV公司的再生胺回收技术。当φ(SO2)为2.5 vol %~3.5 vol %时，SO2烟气可以直接用于制硫酸，目前主要有两种工艺：低浓度SO2非稳定转化工艺托普索公司的WSA湿法制酸工艺。当φ(SO2)为3.5 vol %~5.0 vol %时，可采用常规一转一吸制酸工艺，需要加尾气吸收装置后排放的尾气才能达标。当φ(SO2)>5.0 vol %时，可以采用常规两转两吸制酸工艺，国内运行的两转两吸制酸装置进转化器φ(SO2)最高达12.5%，其中山东祥光铜业有限公司制酸装置进转化器φ(SO2)高达16%。

1.1.3.4 硫化氢气体制硫酸工艺

用硫化氢直接制造硫酸是1931年由苏联阿杜罗夫和格尔涅提出来的，德国鲁奇公司首先将其付诸实施。第二次世界大战以后，硫化氢制酸开始迅速发展，装置能力不断提高。虽然在20世纪60、70年代用硫化氢生产硫磺方法日渐成熟，使硫化氢制酸发展受到阻滞，但其处理低浓度含硫气体的经济性而仍占有一定的地位。近年来，随着工艺技术的不断发展，拓宽了装置对原料气的适应范围，提高了产品浓度并回收利用了工艺废热，硫化氢直接制硫酸工艺得到了更为广泛的应用和发展。根据二氧化硫催化转化的工艺条件，硫化氢制酸可分为干接触法和湿接触法，主要区别是经焚烧后的工艺气体(含SO2)在转化成SO3前是否经过干燥，催化剂组合选用以及催化转化温度上。现有的用于硫化氢制酸设备有丹麦托普索公司开发的WSA湿法制酸[7]。与普通工艺不同，WSA制酸工艺中考虑到了烟气中含有的大量水蒸气，气体在低温余热回收时极易对设备造成硫酸露点腐蚀。所以其在第一次吸收时直接采用浓酸吸收烟气，再对浓酸进行热交换回收余热。但是装置设备对所处环境要求较高，较容易造成设备

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腐蚀。

另外国内还存在有石膏制酸工艺、磷肥副产物磷石膏制酸工艺等其他生产工艺，但其生产过程需要消耗大量能源，而且容易产生废气废物等“二次污染”，在我国，这些制酸工艺产量不大，而且对此工艺的投资持谨慎态度。

1.1.4硫酸工业技术发展趋势

由于硫酸制酸过程中会产生大量的热量，如不加以应用，不仅会造成资源、能源的浪费，而且还会造成环境的污染。如何提高SO2转化率，提高节能减排效能成为当今硫酸工业的技术发展趋势。目前硫酸工业的技术发展趋势主要有以下几个方面[8]：1. 设备向大型化、集中化发展，淘汰小型高污染设备；2. 强化设备设计，减少投资，减少运行损耗；3. 研制高耐蚀材料，保障设备安全、长期、稳定运行；4. 提高余热回收率；5. 提高SO2转化率，消除排放污染；6. 采用计算机控制技术，提高生产效率；7. 加速新技术发展与研究。

1.2硫磺和硫化氢联合制备硫酸工艺简介

本课题来源于中石化巴陵分公司己内酰胺事业部，该厂为了处理“煤代油”工程所产生的副产品硫化氢，结合本厂生产需求，采用外购硫磺，设计并制造150kt/a硫化氢与硫磺联合制备硫酸装置，该工艺属国内首次应用。

硫化氢与硫磺联合制备硫酸利用含硫化氢酸性气体、硫磺和空气混合焚烧制取SO2气体，采用湿法与干法相结合的转化工艺得到SO3气体，直接冷凝成酸与普通吸收成酸相结合，生产高浓度硫酸制酸工艺。

1.2.1燃烧反应

含有硫化氢的酸性气体、与高温融化的液硫及经过净化的空气，经机械雾化，喷入焚硫炉内混合焚烧，燃烧温度控制在700~1100℃，生成含SO2、水等组分的高温反应气体。出焚硫炉的高温反应气体，首先讲入余热锅炉回收热量，反应气体的温度降至410~430℃后进入转化工序。

主要反应：

S +O2 = SO2 +Q (1-1)

SO2 + 1/2O2 = SO3 +Q (1-2)

H2S + 3/2O2 = SO2 +H2O + 51816kJ /mol (1-3) 1.2.2转化反应

含有二氧化硫、水等组分的反应气体在干、湿组合转化器中转化成三氧化

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硫，反应气体在转化器的前三段采用湿法转化。一次转化气温度降至250℃左右，进入吸收工段除去SO3和水。利用该部分的反应热加热脱盐水或蒸汽，以保证反应正常进行，同时生成副产品水蒸气。一次转化气经换热至415℃左右进入转化器后两段，采用干法进行二次转化，总转化率≥99.8%。

主要反应式:

SO2+ 1/2O2= SO3+ 9611kJ /mol (1-4) 1.2.3吸收反应

一次转化气进入高效冷凝成酸塔底部，在塔内被上部喷淋下来的烟酸冷却并吸收，转化气中的H2SO4气体冷凝分离到烟酸中，部分SO3被吸收成酸，其余SO3经烟酸塔、第一吸收塔等系统吸收成酸，再经过除雾器除去其中的酸雾后，送回转化器四段和五段进行二次转化。二次转化气体被降温至160℃后进入第二吸收塔，在第二吸收塔中SO3被吸收后，为其经过除雾器除去其中的酸雾后，再经烟囱放空。

主要反应式：

SO3+H2O = H2SO4+Q (1-5) 从上述工艺过程与反应原理可知，该工艺方法在安全方面存在四个特点：一是工艺过程存在较高温度，反应过程中存在着大量放热现象；二是工艺过程及反应过程中均存在空气和一定的水蒸汽环境；三是反应产物吸收过程可能存在露点下进行情况；四是反应最终产品为硫酸，气相空间可能存在一定量的稀酸。

1.3硫磺和硫化氢联合制备硫酸制造流程以及腐蚀严重设备

1.3.1熔硫工艺流程

把袋装固体硫磺倒入上料仓(V-101)中，通过皮带机(L-102)将固体硫磺送入

快速熔硫槽(V-102)内，在皮带机上按时加入适量生石灰，熔化后的液硫从溢流

口溢流至助滤槽(V-103)。液硫由过滤泵(P-101)输送到液硫过滤机(X-101)过滤。

滤后的精硫流至精硫槽(V-104)，经液硫输送泵(P-102A/B)一部分直接送到焚烧炉(F-201)内焚烧，一部分打入液硫贮罐(V-106)贮备。液硫贮罐(V-106)中精硫自流

至精硫槽。

1.3.2焚烧工艺流程

液硫由液硫输送泵(P-102 A/B)加压后经磺枪机械雾化喷入焚烧炉(F-201)内；

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带压酸性硫化氢气体，经硫化氢贮罐(V-107)，减压后由喷嘴喷入焚烧炉(F-201)，

空气经干燥净化后由C-401A/B送入，液硫和硫化氢在炉内与空气中氧反应产生二氧化硫、水。同时酸性气体中的其它成份如COS、CH3OH、氢气等在焚烧炉内燃烧生成二氧化碳和水分，为了使原料燃烧完全，在F-201中后部加入二次空气，强化燃烧，在无硫化氢时燃烧温度控制在1050 ℃以下，有硫化氢时燃烧温度控制在1000 ℃以下。

F-201的高温烟气，一部进入余热锅炉(F-202)回收热量，温度从1050 ℃降至430 ℃后去转化工段；另一部分直接从F-202内置旁路阀经过，调节进一段入口温度。

1.3.3转化工艺流程

从余热锅炉(F-202A)出来的烟气经X-201过滤后，与来自C-401a/b干燥空气混合，温度降至410 ℃进入转化器(R-301)一段，反应后温度升至590 ℃左右，经高温换热器(E-301)，使温度降至440 ℃左右，进入转化器第二段催化剂床层进行反应，然后出转化器进入第II换热器(E-302)降温至430 ℃左右，进入转化器第三段催化剂床层进行反应。烟气经过前三段反应，其中95％以上的二氧化硫转化成三氧化硫。从转化器第三段出来的气体经中温换热器(E-303)、热管省煤器(E-304)温度降至250 ℃，依次进入冷凝成酸塔T-402、烟酸塔T-403和第一吸收塔T-404，纤维除雾器X-401，气体中的H2SO4被冷凝、三氧化硫被吸收成酸，塔顶的金属丝网除雾器和纤维除雾器(X-401)用来除去其中的酸雾。除去了大部分三氧化硫的转化气通过第Ⅴ换热器(E-306a/b/c)和第Ⅱ换热器(E-302)，气体被加热至415 ℃左右进入转化器第四段催化剂床层进行第二次转化，出第四段床层的热气体，经第Ⅳ换热器(E-305)使其冷却至400 ℃左右，进入转化器的第五段床层进行进一步转化反应，在出第五段床层的气体通过第Ⅴ换热器(E-306a/b/c)的管程后，气体被降温至160 ℃后进入二吸塔(T-405)。二氧化硫气体在转化器(R-301)内总转化率≥99.8％。

1.3.4干吸工艺流程

酸循环系统都设有酸冷却器，用于冷却循环酸。酸循环系统采用塔—槽—泵—器—塔的循环系统。自然空气经空气过滤器从干燥塔底部进入塔内，与塔顶喷淋而下的98%酸接触，空气从塔顶经纤维除雾后由鼓风机(C-401A/B)送入焚烧炉，循环酸由循环酸泵(P-401)将98%酸打入阳极保护酸冷却器(E-401)冷却后送至T-401塔顶酸回流至(V-401)；由转化器第三段出来的一次转化气体依次从

冷凝成酸塔(T-402)、烟酸塔(T-403)和一吸塔(T-404)经过，在冷凝成酸塔(T-402)

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和烟酸塔(T-403)中与从塔顶喷淋而下发烟酸接触。在冷凝成酸塔(T-402)中，气体中硫酸蒸汽冷凝成液体硫酸，气体中部分三氧化硫溶解烟酸中，制成含游离SO320%的发烟硫酸进入烟酸循环槽(V-402)。由T-402顶部出来的气体又从烟酸塔(T-403)塔底入口进入，与从塔顶喷淋而下发烟酸接触，部分三氧化硫溶解烟酸中，制成含游离SO320%的发烟硫酸进入烟酸循环槽(V-402)，气体经过塔顶内的丝网除沫器后又从一吸塔(T-404)塔底入口进入，与从塔顶喷淋而下98%酸接触，三氧化硫与水结合生成98%硫酸流入浓酸循环槽(V-401)；经一吸塔吸收后的气体，由塔顶的纤维除雾器出来进入纤维除雾器(X-401)除去其中的酸雾，再经过第Ⅴ、Ⅱ换热器(E-306A/B/C)、E-302)加热后进转化器(R-301)进行二次转化；进入冷凝成酸塔(T-402)、烟酸塔(T-403)的循环烟酸分别通过冷凝烟酸循环泵P-402和烟酸循环泵P-403将烟酸输送经E-402和E-403冷却器冷却后，由塔顶喷淋而下，流回V-402，进入第一吸收塔的循环酸是通过P-404将循环酸打入阳极保护酸冷却器E-404冷却后送至T-404塔顶，回流至V-401。由转化器最后一段出来的二次转化气经过第Ⅴ换热器(E-306 A/B/C)换热降温后进入二吸塔(T-405)。该塔采用来自二吸酸冷却器(E-405)的温度为55 ℃、浓度约为98.3%硫酸喷淋吸收，循环酸由循环酸泵P-405将98%酸打入阳极保护冷却器E-405冷却后送至T-405塔顶，酸回流至V-408，吸收三氧化硫后的尾气经过增湿复喷管X-402后，酸雾颗粒增大进入电除雾器X-403进一步除去酸雾，再经尾气烟囱(S-401)排向大气中，S-401底部中的酸液流入增湿槽(V-407)。烟酸循环槽(V-402)中生产的含游离SO320%的发烟硫酸，由烟酸循环泵(P-403)送至烟酸贮槽(V-406)，再经烟酸配酸泵(P-409A/B)送到界区。干吸酸循环槽(V-401)、二吸酸循环槽(V-408)中生产的98%硫酸，分别由一吸酸循环泵(P-404)和二吸酸循环泵(P-405)送至浓酸贮槽(V-405)，再经浓酸配酸泵(P-408A/B)送到界区。纤维除雾器除下的酸液流至循环酸槽(V-401)，电除雾器除下的酸液流至增湿贮水槽(V-407)；通过增湿泵(P-410A/B)向循环槽V-401和V-408加水，调节酸浓；开车时，通过地下槽V-404、循环酸泵P-407将酸打入循环槽V-402、V-401和V-408，作开车用酸。循环酸冷却器循环水来自界外管网，回至界外管网。

1.3.5余热工艺流程

由界区脱盐水管网来的脱盐水送到脱盐水罐(V-503)，经泵(P-501a/b)打入除氧器(X-501)，在除氧器(X-501)中，脱盐水经0.5MPa低压蒸气除氧，除氧水温度升至104 ℃，由锅炉给水泵(P-502a/b)加压至4.8MPa送入省煤器(E-304)换热，加热的至185 ℃。185 ℃的除氧水进到余热锅炉汽包(F-202B)，制成259 ℃、

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4.4MPa的饱和蒸汽。259 ℃饱和蒸汽经管道送到中温换热器(E-303)，被转化器三段出口的转化气过热到300 ℃。最后进入转化器一段出口高温换热器(E-301)，将蒸汽过热到390 ℃、3.9MPa，作为副产中压蒸汽送到公司管网。每台换热器都装有喷水减温器，调节过热蒸汽的温度。

1.3.6给水系统

设有加药装置(X-502)，固体磷酸盐人工加入X-502的容解器中，脱盐水从脱盐水泵(P-501A/B)出口管经减压后接入X-502，开动搅拌器使磷酸盐均匀溶解后，送入余热锅炉汽包(F-202B)中。

1.3.7腐蚀严重设备

熔硫流程腐蚀严重设备为：熔硫槽。腐蚀原因疑为硫磺、氧气与水蒸气形成酸性氧化腐蚀(外部)；硫磺低温硫腐蚀(内部)。

焚烧工艺腐蚀严重设备为：焚烧炉火道。腐蚀原因疑为外部保温质量不良造成水蒸汽以及氧联合造成的高温大气腐蚀；另外设备的周期应力也会造成腐蚀加剧。

转化工艺流程腐蚀严重设备为：E303中温换热器、E304省煤器。其中换热器腐蚀原因疑为：在设备的开车起初，在焚烧炉内未燃烧完全硫磺随烟气带入到E301-E304的所有换热器内，由于换热器的温度较低，硫磺逐步沉积在换热器内的所有换热管上。随着设备逐步正常运行，换热器的温度逐步到达了其正常服役条件，附着在设备上硫磺就会与铁在温度适合条件下迅速反应形成硫化铁等。同时由于烟气含中水，在低温情况下(据调查，出口端烟气温度200 ℃，在角落位置温度可能更低)形成硫酸雾将会与表面形成硫化铁反应，形成粘性硫酸铁盐。随着铁盐逐步增厚，换热器换热效果变得很差，导致腐蚀产物内外温差很大，使得烟气渗入腐蚀产物内部凝结继续腐蚀设备。

1.4硫酸生产设备腐蚀类型

本小节主要讨论在硫酸工业环境中产生腐蚀类型，但是腐蚀类型非常之多，本节仅对较为重要腐蚀类型集中进行论述。

1.4.1大气腐蚀

硫酸生产系统中除电子仪表及少数设备置于室内外，其余大多数设备均暴露在大气中。由于空气湿度以及其他自然条件影响，湿润空气容易在钢材表面凝聚生成水膜。当硫酸生产过程中释放的二氧化硫、酸雾、水蒸汽及烟尘等[9]有

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害气体溶解于金属表面水膜内的时，均能造成设备腐蚀。

大气腐蚀属于全面腐蚀，能均匀地发生在整个设备及管道表面，也是一种特殊的电化学腐蚀。腐蚀过程必须在水膜下进行，并且主要是氧在阴极发生去极化过程。当设备管道面循环交替地铺设于潮湿干燥状态时，由于氧气含量不均，会引起氧的差异充气腐蚀，导致腐蚀加剧。

由于硫酸生产中要会排出未吸收完毕的尾气，那么发生在硫酸工业环境中的大气腐蚀速度较一般大气中要大得多。大气腐蚀还造成建筑结构、平台栏杆等的严重损坏。

防腐措施：使用更耐蚀合金或者非金属材质；使用涂层保护等。

1.4.2水腐蚀

在装置设备中换热器内存在相互贯通的高压脱盐水管，若对脱盐水质量及设备管理不良，则会造成水腐蚀。水对金属腐蚀速率是温度、水质成份，含氧量及流速的函数。氧作用有双重性，既能起保护性的钝化作用，又能起加速腐蚀作用，在中性溶液通常以后者为主。在水中发生氧腐蚀时，它能减少金属表面上腐蚀核点的数量，但却加大了腐蚀核点腐蚀速度，使该处腐蚀更为剧烈。一般来讲，水对碳钢腐蚀速度与水中的溶解氧的浓度成正比。在流动状态下，腐蚀速度随含量的增高而增加，一直到水中氧含量达到8 g/L时为止，此后氧含量继续增高，则腐蚀速度又趋于降低。水对碳钢等腐蚀速度随着温度升高而增大，在敞开式系统中，温度为80 ℃时，腐蚀速度最大。温度继续升高，则由于水中溶解氧量的减少，腐蚀速度降低。

当水中含有酸性杂质时，由于它们会破坏金属的钝性，降低膜的保护作用，因而加快碳钢腐蚀。当水的pH值低及有游离的CO2存在时，也会在一定程度上会加速腐蚀。

水的流速也影响到腐蚀速度。当流速加大时，流动的水一方面破坏金属的保护层，同时也会使介质中氧含量加大，增加阴极的去极化作用，而使腐蚀加速；较大的流速还会带来冲击性腐蚀，加速腐蚀破坏。

防腐措施：减低水温；调节水pH值；增加管径，减低水的流速；使用更耐蚀材料。

1.4.3湍流腐蚀

腐蚀介质包含固相介质以及液相介质，在与金属表面发生相对运动会加速金属腐蚀，因这类腐蚀通常与金属表面上的湍流程度有关，故叫做湍流腐蚀。

湍流不仅加速腐蚀反应物供应和腐蚀产物脱离，而且在腐蚀介质和金属之间附

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烟气脱硫装置的腐蚀与防护(正式)

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 烟气脱硫装置的腐蚀与防 护(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-1289-52 烟气脱硫装置的腐蚀与防护(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1. 引言 我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，随着近年来国民经济建设的迅速发展，燃煤产生的大气污染日益严重，酸雨面积不断扩大。烟道气脱硫装置（简称FGD）是当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。烟气脱硫有多种工艺，而石灰石－石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。 煤炭燃烧时除产生SO?外，还生成少量SO?、NOX、HCl、HF等气体，由于烟气中含有水，因此可在瞬间形成H?SO?、HCl、HF等强腐蚀性溶液。与此同时，含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道，对装置的腐蚀相当严重。并且，吸收塔的入口烟气温度可高达180℃，而内腔长期处于45-70℃的酸、碱交替的湿热环境之中。可见，湿法除尘脱硫系统在运行中处于强

过程装备腐蚀与防护综述

过程装备腐蚀与防护综述班级：装控131班 学号：1304310125 姓名：杨哲 指导老师：黄福川

过程装备腐蚀与防护综述 装控131杨哲 1304310125 材料表面现代防护理论与技术 摘要：从材料表面防护技术与防护理论的角度，全面的介绍了材料表面防护技术与防护理论在人们的日常生活和国民经济发展中的重要性，并从金属材料有可能发生的腐蚀老化失效、摩擦磨损失效和疲劳断裂失效的理论基础，介绍了多种现代常见的材料表面防护新技术，如特种电沉积技术、热能改性表面技术、三束表面改性技术、气象沉积技术。金属表面转化膜技术等。同时，对于材料表面的涂、镀层界面结合理论，材料涂、镀层的防护理论，零部件表面防护涂、镀层设计等内容进行了专门的介绍。 关键词：材料表面；防护技术；腐蚀机理；防护理论；材料涂、镀层 Abstract: From the Angle of material surface protection technology and protection theory, comprehensive material surface protection technique is introduced and protection theory in People's Daily life and national economic development, the importance of and the possible corrosion of metal materials aging failure friction and wear and fatigue fracture failure of the theoretical foundation, introduced a variety of modern common material surface protection technology, such as special heat surface modification technology of electrodeposition three beam surface modification technology of meteorological deposition technology conversion film on the metal surface at the same time, such as interface for material surface coatings combined with theory, theory of protective materials, coatings, parts design content such as surface protective coatings specifically introduced Keywords: Material surface; Protection technology; Corrosion mechanism; Protective theory; Material coatings 前言 人们在日常的生活工作中不可避免的都要使用各种不同材料制成部件或产品，而使用这些部件或产品其目的是不同的，有的是为了工作，有的是为了日常生活。在使用这些不同材料制成的产品时，人们经常会发现，一些产品部件在不同的使用环境中，或者在环境条件发生变化时，表面很快会发生腐蚀、氧化、摩擦、磨损、老化等失效破坏现象，使产品的使用功能或使用价值受到影响，严重时甚至导致产品或部件的报废。因此，需要有针对性的对产品部件涂覆不同的防护膜层，以达到在不同使用环境中能够长期使用的目的。但是现代科学技术的进步和产品所处环境的复杂性，要求产品部件的屠夫膜层不再是简单的表面防护作用，而是需要具有多种功能，如耐高温、抗氧化、抗老化，满足光电磁等功能要求，甚至要求与产品部件的结构功能一体化。因此，对产品部件表面进行防护或表面处理，关系到产品应用部件的应用寿命和功能化。实际上，对产品部件涂覆功能性膜层是进一步发挥部件材料潜力的体现，也是现代社会提倡的节约原料资源、节约能源的一项重要措施。 设备和设施的绝大部分零件或构件都是由各种金属材料加工制作的，而多种金属材料在空气、水和各种介质中均会产生不同程度的腐蚀现象，致使零件失效，引发设备故障或事故，造成严重后果。所以，设备的腐蚀及其防护问题日益受到工程技术人员和科研人员的高度重视。

烟气脱硫装置的腐蚀与防护详细版

文件编号：GD/FS-3412 （安全管理范本系列） 烟气脱硫装置的腐蚀与防 护详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

烟气脱硫装置的腐蚀与防护详细版 提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 1. 引言 我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，随着近年来国民经济建设的迅速发展，燃煤产生的大气污染日益严重，酸雨面积不断扩大。烟道气脱硫装置（简称FGD）是当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。烟气脱硫有多种工艺，而石灰石－石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。 煤炭燃烧时除产生SO?外，还生成少量SO?、NOX、HCl、HF等气体，由于烟气中含有水，因此可在瞬间形成H?SO?、HCl、HF等强腐蚀性溶液。与此同时，含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道，对装置的腐蚀相当严重。并且，吸收塔的入口烟气温度

可高达180℃，而内腔长期处于45-70℃的酸、碱交替的湿热环境之中。可见，湿法除尘脱硫系统在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中。由于腐蚀环境恶劣，湿式脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。 吸收塔、烟道的材质或防护材料的选择对装置的使用寿命和成本影响很大，因此被认为是烟气脱硫装置设计和制造的关键技术之一。吸收塔体可用合金钢、玻璃钢或碳钢内衬玻璃钢、橡胶、砖板、鳞片涂料等。调查结果表明，脱硫系统中材料所占设备总造价的比重是相当高的，为了不断降低费用，80年代起，国内外专家一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。高性能涂料作为一种最为经济有效的防护材料，经过二十余年在脱硫装置的成功应用，正引起各国脱硫工作者的关注。

过程装备腐蚀与防护心得体会

学习《过程装备腐蚀与防护》心得腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。 目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的腐蚀造成的危害是十分惊人的。据估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁约占年产量的30%，每年生产的钢铁约10%完全成为废物。实际上，由于腐蚀引起工厂的停产、更新设备、产品和原料流失、能源的浪费等间接损失远比损耗的金属材料的价值大很多。各工业国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的1%~4%。 腐蚀不仅造成经济上的巨大损失，并且往往阻碍新技术、新工艺的发展。例如，硝酸工业在不锈钢问世以后才得以实现大规模的生产；合成尿素新工艺在上世纪初就已完成中间试验，但直到20世纪50年代由于解决了熔融尿素对钢材的腐蚀问题才实现了工业化生产。 通过学习我们可以从最开始的设计阶段就考虑腐蚀对工程的影响，用正确的方法控制腐蚀，这样既能节省资源，又能延长设备的使用寿命，提高了我们的效率。对我们来说，我们更要踏实的学习知识，如果缺乏对于温度的、压力、浓度等的影响腐蚀规律的分析判断能力，那么按照手册相近选定的材料，往往会造成设备的过早破坏。结构复杂的机器、设备，出于某种特定功能的需要，常常选用不同材料的组合结构，如果不注意材料之间的电化学特征的相容性，或两种材料的结构相对尺寸比例不恰当，热处理度不合理，都会加速设备的腐蚀。所以腐蚀贯穿整个设计过程，所以我们要掌握腐蚀的一些基本知识是十分必要的。 因此，研究材料腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐措施，对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产效率无疑具有十分重要的意义！

化工设备的腐蚀与防护论文

化工设备的腐蚀与防护论文 摘要：腐蚀是材料时效的重要形式之一。化工设备在生产过程中因化学或电化学反应的存在而出现腐蚀现象。设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业正常生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失或是人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。 关键词：化工设备；腐蚀；防护 一、设备腐蚀的重大危害分析 由于腐蚀现象无处不在，由腐蚀造成的国民经济损失占其总值的.5%左右。在化工原料生产企业，这个比重还会增加两倍。在化工生产企业，设备的腐蚀与防护控制已成为企业生产过程中成本控制的重要因素之一。若对设备的腐蚀不能做好相应的防护措施，则很容易发生因设备腐蚀损坏而造成的停车现象，影响企业的正常生产，给企业带来相应的经济损失。有统计显示，当设备停车更换腐蚀部件或做相应的维护次数达到100此时，其产生的费用或给企业带来的直接、间接经济损失的综合与企业进行生产活动的总投资相当。由此可见，企业对化工设备的腐蚀与防护问题必须给予足够的重视。 二、设备腐蚀类型分析 1. 按腐蚀机理分类 若按腐蚀机理来说，金属设备的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别就是腐蚀过程中有无腐蚀电位产生。只有非电解质溶液与设备表面接触而发生的腐蚀称为化学腐蚀，这种情况不是很常见，金属只有在高温干燥气体或甲醇等非电解质溶液中才会发生，非金属材料也只有在符合化学动力学规律的前提下才会发生化学腐蚀。 材料的另一种腐蚀形式电化学腐蚀则是很常见，金属在各种能发生电化学反应的酸、碱、盐溶液或超市的空气、土壤甚至工业用水中都会发生电化学腐蚀现象。金属的电化学腐蚀速率较快，腐蚀危害较大，是企业重点预防的腐蚀类型。 2. 按破坏形态分类 设备受腐蚀而损坏的形态可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。 全面腐蚀在是设备的金属表面由于和电解质溶液或空气的接触而发生的整体的、均匀的腐蚀。设备的全面腐蚀会使其厚度减少，但一般都是可以控制和预防的。在设备的设计过程中，一般都会综合考虑其使用环境和使用寿命老来设计设备的厚度或采取相应的防腐措施。

过程装备腐蚀与防护考点内容

主要试题题型：一、简答题（约30分）二、填空题（约20分） 三、选择题（约10分）四、腐蚀事例分析（3- 4小题，共40分） 第一章 腐蚀电化学基础 1、金属与溶液的界面特性——双电层 金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的双电层。 2.电极电位 电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。 3.金属电化学腐蚀的热力学条件 (1). 金属溶解的氧化反应若进行，则金属的实际电位必更正于金属的平衡电极电位。E>Ee,M (2)去极化反应若进行，则有金属电极电位必更负于去极剂的氧化还原反应电位。E

加工劣质原油设备腐蚀与防护技术

加工劣质原油设备腐蚀与防护技术 齐鲁石化公司胜利炼油技术研究所 近年来，国内炼油行业进展专门快，以山东省为例，不包括国有大中型炼油厂，仅地点炼油企业，年总加工能力差不多超过两千万吨。炼油企业加工能力的增加，必定会带来原油资源和炼油技术的竞争，优化资源、降本增效成为企业生存进展的要紧手段。国有炼油厂国家原油配置指标较为充足，炼制的原油品种较为单一。而地点炼油企业由于缺乏国家原油配置指标，原油来源比较复杂，有时不得不炼制部分劣质原油（包括高硫、高酸、高含盐、高含水等原油）。同时由于价格优势，加工劣质原油也成为国内炼油企业战略进展的重要方向之一。 加工劣质原油不仅会造成生产工艺的波动，还会造成设备的腐蚀，给安全生产带来隐患，严峻时甚至会导致装置停工和人身伤亡事故。如二十世纪七十年代，国内某炼油厂焦化装置因设备腐蚀导致爆炸着火，并造成人员伤亡事故，经济缺失庞大。2001年某炼油厂加氢装置空冷器腐蚀泄漏，造成装置部分停工抢修，经济缺失达数百万元。因此，炼油企业必须充分重视劣质原油加工过程中的设备腐蚀问题，加强腐蚀监控和腐蚀防护，保证生产装置的长稳安运行，为企业制造更多的经济效益。 11加工劣质原油的设备腐蚀问题 加工劣质原油面临的腐蚀问题要紧是由于原油中的盐、硫、酸及水含量高所引起的，这些原油组分在加工过程中通过分解、转化及相互作用，形成各种腐蚀环境，对设备造成腐蚀。 1.1 盐含量高带来的腐蚀问题 在原油加工过程中，原油中无机盐水解会对设备造成严峻的腐蚀。原油中的无机盐（要紧是氯化钠、氯化镁、氯化钙）在一定温度下水解生成盐酸，在常减压蒸馏装置塔顶循环冷凝冷却系统及温度低于露点温度的部位冷凝下来，形成低温HCl+H2S+H2O腐蚀环境。该环境一样在气相部位腐蚀比较轻微，而液相部位腐蚀较重，气液相变的部位即露点部位腐蚀最为严峻。在这种腐蚀环境中，HCl腐蚀为主，H2S起促进作用，它和HCl相互促进，形成腐蚀循环，造成设备失效。此外，盐含量高还会造成装置设备的结垢以及催化剂中毒等问题。 1.2 硫含量高带来的腐蚀问题 原油中硫要紧以元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩等形式存在，由于在原油加工过程中，非活性硫不断向活性硫转变，导致硫的腐蚀贯穿在整个炼油过程中。通常在炼油厂，硫的腐蚀环境要紧有以下几种： a)HCl+H2S+H2O腐蚀环境，要紧发生在分馏塔顶冷凝冷却系统； b)H2S+HCN+H2O腐蚀环境，要紧发生在催化裂化装置稳固吸取系统； c)RNH2（乙醇胺）+H2S+CO2+H2O腐蚀环境，要紧发生在干气及液化气脱硫的再生塔底部系统及富液管线系统（温度高于90℃，压力约0.2MPa）； d)S+H2S+RSH高温硫腐蚀环境（温度在240℃以上），要紧发生在蒸馏装置常减压塔下部及塔底管线、常压重油和减压渣油换热器、催化裂化分馏塔下部、延迟焦化分馏塔下部等部位； e )H2+H2S腐蚀环境，要紧发生在加氢裂化和加氢精制等临氢装置温度超过240℃的部位，如加氢裂化装置反应器、加氢脱硫装置反应器及催化重整装置石脑油加氢精制反应器； f)连多硫酸（H2SxO6）应力腐蚀开裂，要紧发生在装置停工期间的不锈钢或高合金材料制造的设备上，例如高温高压含氢环境下的反应器器壁及其衬里和内构件、储罐、换热器、管线等，专门是加氢脱硫、加氢裂化、催化重整等系统的奥氏体钢设备管线； g)高温烟气硫酸露点腐蚀，多发生在炼油厂加热炉空气预热器和烟道以及废热锅炉的省煤器和管道上。是由于加热炉燃烧含硫瓦斯气或燃料油生成的SO2和SO3所引起的。 1.3 酸含量高带来的腐蚀问题 原油中的酸包括环烷酸、芳香酸、脂肪酸等，通常以酸值或酸度来表示。一样来说，原油中的酸腐蚀是指由环烷酸引起的高温腐蚀。环烷酸是原油中有机酸的总称，是原油中要紧的酸性氧化物，其腐蚀要紧为化学腐蚀。由于腐蚀生成的

HF生产装置的腐蚀机理及安全防护技术探讨

编号：SM-ZD-32538 HF生产装置的腐蚀机理及安全防护技术探讨Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改

HF生产装置的腐蚀机理及安全防护 技术探讨 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 氢氟酸是清澈、无色、发烟的腐蚀性液体，具有剧烈刺激性气味。可用于制造碳氟化合物和无机氟化物、提炼金属、硅片制作、玻璃刻蚀、搪瓷、酸浸、电抛光、罐头工业及某些清洁剂的成份。然而，氢氟酸又是一种危险介质，它的腐蚀性极强，AHF生产不能实现长周期开车，关键在于系统腐蚀严重，常常因设备腐蚀原因被迫停车，虽非易燃品，但对金属的腐蚀作用往往会导致容器和管道内产生氢气，从而潜有着火和爆炸危险。同时氢氟酸还具有较高的毒性，对人体容易造成伤害：其蒸气能溶于眼睛表面上的湿气并产生刺激反应；若其液体溅入眼内，将引致严重及不可恢复的损伤，令眼角膜留下疤痕；低浓度气体能对鼻、喉和呼吸道产生刺激作用；高浓度气体会使口腔、口唇、喉咙和肺部严重灼伤。若液体积聚于肺部便可导致死亡；氢氟酸液体还可使消化系

论化工设备的腐蚀与防护示范文本

论化工设备的腐蚀与防护 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

论化工设备的腐蚀与防护示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 化工设备是人类生活当中必不可少的工业设备，其对 于人类生活水平的提高有着重要的推进作用。在日常使用 过程中，因为外部环境影响、内部化学药品侵蚀、使用方 法上选择以及使用年限过长等因素的促在，很容易造成化 工设备的腐蚀。这种化工设备腐蚀的情况出现，不仅会降 低化工设备的使用效果，还会带来极大的安全隐患，做好 对化工设备的防护工作，降低化工设备的腐蚀情况对于我 国化工事业的发展有着重要的作用。笔者结合实践工作经 验，在本文当中对化工设备的腐蚀因素进行分析，并探讨 了提高化工设备防护水平的策略。 在化工设备的实际工作当中，化工设备在工作时自身 所产生的化学腐蚀、外部环境的侵蚀、使用方法及维护方

法选择不当等因素都会为化工设备的腐蚀创造条件或实现对腐蚀的催化，一旦化工设备腐蚀到一定程度，那么化工设备的工作性能就必然会降低，腐蚀情况严重的还会导致化工设备的报废，想要保证化工设备的工作状态，实现化工产业的发展，做好化工设备的腐蚀防护工作势在必行。 1.化工设备腐蚀的因素分析 在化工产业当中，化工设备的腐蚀情况较为常见，其属于化工设备的合理损耗，根据对化工设备实际使用情况来看，导致化工设备腐蚀因素可以分为内部因素和外部因素两个层面。从内部原因来看，化工设备以金属材质为主，而金属自身的化学属性较为活跃，其在企业使用过程中，工作环境必须与化工生产介质发生接触，如酸、碱、高温、高压、不均匀应力等都极易发生金属腐蚀情况。从外部原因来看，化工设备的使用环境、使用方法及日常维护都会在不同程度上为化工设备的腐蚀创造条件。尽管化

过程装备腐蚀与防护学习心得

过程装备腐蚀与防护学习心得 经过一学期的学习，以及老师的精心讲解，我对过程装备腐蚀与防护这门课程有了更深的认识。现在就本人的学习心得与对课本的认识作如下讲述：腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。 目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施。对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义。 比如说管道吧，管道腐蚀产生的原因： 1.外界条件 ①管道周围介质的腐蚀性介质的腐蚀性强弱与土壤的性质及其微生物密切相关，然而对于长输管道涉及的土壤性质比较复杂，准确评定其腐蚀性非常困难。②) 周围介质的物理性状的影响：主要包括地下水的变化、土壤是否有水分交替变化等情况，以及是否有芦苇类的根系影响等。 ③) 温度的影响：包括环境温度和管道运行期间产生的温度。温度的升高，腐蚀的速度会大大加快。温度的高低与管路敷设深度有直接的关系，同时更受地域差别的影响。 ④) 施工因素的影响：包括材料的把关、操作人员的责任心、质量意识等。施工时是否考虑了环境与施工因素的有机结合，根据不同的情况采取不同的措施等。采用盐酸等处理金属管道内壁结垢时可加速管道内壁的腐蚀速度，杂散电流可对管道产生电解腐蚀。 ⑤油气本身含有氧化性物质：如含水，及H S 、 C O 等酸性气体可造成类似原电池的电化学反应和破坏金属晶格的化学反应，可造成管道内壁的腐蚀。 2. 防腐措施的问题防腐层失效是地下管道腐蚀的主要原因，轻度失效可增大阴极保护电流弥补防腐作用；特殊的失效，如因防腐层剥离引起的阴极保护电流屏蔽及防腐层的破坏，管道就会产生严重的腐蚀。腐蚀发生的原因是防腐层的完整性遭到破坏，主要产生于防腐层与管道剥离或是防腐层破裂、穿孔和变形。 ①) 防腐层剥离，即防腐层与管道表面脱离形成空问。如果剥离的防腐层没有破口，空间没有进水一般不产生腐蚀。若有破口，腐蚀性介质进入就可能出现保护电流不能达到的区域，形成阴极保护屏蔽现象。在局部形成电位梯度，管道就会因此产生腐蚀。管道内壁有足够大的拉应力，拉应力与腐蚀同时作用，可产

设备防腐蚀办法

设备防腐蚀办法引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或 氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3

加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。 3气相缓蚀剂 这类缓蚀剂是挥发性很高的物质，含有缓蚀基团，一般用来保护贮藏和运输中的金属零部件，以固体形态应用居多。它的蒸汽被大气中的水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面，达到减缓腐蚀的目的。另外，它也是一种吸附性缓蚀剂，被保护的金属表面不需要除锈处理。

硫磺回收装置管道的腐蚀与防护

硫磺回收装置管道的腐蚀与防护 摘要:论述了硫磺回收装置的反应过程，分析了硫磺回收装置管道腐蚀生成的原因与部位，腐蚀的类型，提出了防护的措施与手段。并简要对比了青岛和大连两套硫磺回收装置的管道选材。 关键词:硫磺回收 管道 腐蚀 一、概述 近年来,随着国家对环境保护的重视,以及加工进口高含酸原油，硫磺 回收装置越来越多，且规模趋于大型化。我公司设计的有大连27万吨/年，天津20万吨/年，青岛22万吨/年硫磺回收装置。深入研究硫磺装置腐蚀机理，搞好管道选材，节约投资费用，保证装置长周期安全运行具有重要的意义。 硫磺回收装置的工艺包主要有Tecnip 工艺和Luigi 工艺。都是采用Clause 部分燃烧法工艺，其原则工艺流程如图1所示。 2级硫3级硫酸性气分液罐酸性气燃烧炉1级硫冷吸 收 自装置外来的酸性气经过酸性气分液罐后进入焚烧炉燃烧产生过程气，过程气经过三级冷凝两级反应后进入尾气加热炉，温度加热到2930

进入加氢反应器，过程气在催化剂作用下进一步反应后经尾气废热锅炉减温后进入急冷塔将温度降至390后进入尾气焚烧炉焚烧后排入烟囱。硫磺装置共在三个地方发生了化学反应 1.自装置外来的酸性气在燃烧炉，与空气按一定比例混合燃烧，反应方 程如下： H2S+1/2O2→H20+1/2S H2S+3/2O2→H20+SO2 2H2S+CO2→2H20+CS2 因此从燃烧炉出来的过程气主要成份是SO2和未燃烧完的H2S。 2.过程气在反应器里在催化剂作用下进一步反应 2H2S+SO2→3S+2H20 CS2+2H20→ CO2+2H2S 因此从Clause出来的过程气主要成份是的CO2和H2S。 3.在加氢反应器，过程气中的SO2在2800~3300和H2混合，在催化剂作 用下发生放热反应生成H2S。 SO2+H2→H2S +2H20 二、腐蚀原因及防护措施 从以上的反应过程及其反应产物可以看出,硫磺回收装置中含有H2S、SO2、CS2、COS、水蒸汽和硫蒸气等，这些气体对管道产生不同程度的腐蚀。根据腐蚀机理的不同，硫磺回收装置管道的腐蚀主要有低温硫化氢腐蚀、露点腐蚀、高温硫腐蚀及电化学腐蚀。 1. 低温湿硫化氢腐蚀

过程装备腐蚀与防护期末考试试题

1.腐蚀的分类：按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化 学腐蚀；按照金属的破坏的特征分为全面腐蚀和局部腐蚀，局部腐蚀包括应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀；按照腐蚀环境可以将金属腐蚀分为大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀、高温气体腐蚀。 2.氧化剂直接与金属表面原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，这种腐 蚀历程所引起的金属破坏称为化学腐蚀。 3.通过失去电子的氧化过程和得到电子的还原过程，相对独立而又 同时完成的腐蚀历程，称为电化学腐蚀。 4.当参加电极反应的物质处于标准状态下，即溶液中该种物质的离 子活度为1、温度为298K、气体分压为101325Pa时，电极的平衡电极电位称为电极的标准电极电位，用E0表示。 5.腐蚀电池工作历程：(1)阳极溶解过程；(2)阴极去极化过程；(3) 电荷传递过程。 6.极化的类型：电化学极化；浓差极化；膜阻极化。 7.极化的大小可以用极化值来表示，极化值是一个电极在一定大小 的有外加电流时的电极电位与外加电流为零时的电极电位的差值，反映电极过程的难易程度，极化值越小，反应越容易进行。通常称外加电流为零时的电极电位为静止电位，可以是平衡电位，也可以是非平衡电位。 8.腐蚀电池工作时，由于极化作用使由于极化作用是阴极电位降低 或阳极电位升高，其偏离平衡电位的差值，称为超电压或过电位。9.把构成腐蚀电池的阴极和阳极的极化曲线绘在同一个E-I坐标上， 得到的图线称为腐蚀极化图，简称极化图。 10.凡是能够减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。 11.金属表面从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态的突变现象称为钝 化，钝化分为化学钝化和电化学钝化。 12.金属钝化的应用：阴极保护技术；化学钝化提高金属耐腐蚀性； 添加易钝化合金元素，提高合金耐腐蚀性；添加活性阴极元素提高可钝化金属合金或合金的耐腐蚀性。 13.应力腐蚀产生的条件：有敏感材料、特定环境和拉应力三个基本 条件，三者缺一不可。 14.应力腐蚀破裂历程：孕育期、裂纹扩展期、快速断裂期。 15.由于腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏，称为 腐蚀疲劳。 16.氢脆是氢损伤中的一种最主要的破坏形式，对材料的塑形和韧性 影响较大。

十大海洋腐蚀防护技术

盘点十大海洋腐蚀防护技术 前言 海洋工程构筑物大致分为：海岸工程(钢结构、钢筋混凝土)、近海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、深海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、海水淡化、舰船(船体、压载舱、水线以上)，简称为船舶与海洋工程结构。船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀/磨损、海生物(宏生物)污损、微生物腐蚀、H2S与CO2腐蚀等等。控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括：涂料(涂层)、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估。 从腐蚀控制的主要类型看(表1)，涂料(涂层)是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之，表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法，电化学保护(牺牲阳极与外加电流)是海洋结构腐蚀控制的常用手段，缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用，结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据，腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重要环节。建立全寿命周期防护理念，结合海洋工程设施的特点及预期耐用年数，在建设初期就重视防腐蚀方法，通过维修保养实现耐用期内整体成本最小化并保障安全性，是重大海洋工程结构值得重视的问题。 表1腐蚀防护方法及中国的防腐蚀费用比例

一、防腐涂料(涂层) 涂料是船舶和海洋结构腐蚀控制的首要手段。海洋涂料分为海洋防腐涂料和海洋防污涂料两大类。按防腐对象材质和腐蚀机理的不同，海洋防腐涂料又可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。海洋钢结构防腐涂料主要包括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁涂料和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料；非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。 海洋防腐蚀涂料包括车间底漆、防锈涂料、船底防污涂料、压载舱涂料、油舱涂料、海上采油平台涂料、滨海桥梁保护涂料以及相关工业设备保护涂料。海洋防腐涂料的用量大，每万吨船舶需要使用4～5万升涂料。涂料及其施工的成本在造船中占10%～15%，如果不能有效防护，整个船舶的寿命至少缩短一半，代价巨大。 海洋防腐领域应用的重防腐涂料主要有：环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、橡胶类防腐涂料、氟树脂防腐涂料、有机硅树脂涂料、聚脲弹性体防腐涂料以及富锌涂料等，其中环氧类防腐涂料所占的市场份额最大，具体见表2。实际上，从涂料使用的分类看，涂料可以分为：底漆、中间漆和面漆。其中，底漆主要包括

热力设备腐蚀与防护习题

热力设备腐蚀与防护习 题 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

热力设备腐蚀与防护习题 二、电力设备的材料及腐蚀特点 1、试述热力设备水器系统的介质特点及其对腐蚀的影响 答：（1）热力设备水器系统的介质是水和蒸汽。（2）热力设备的结垢（它可使金属壁温过高，金属强度下降，致使锅炉的管道发生局部变形、鼓包、甚至爆管，还会降低锅炉传热效率）；热力设备腐蚀（缩短设备服役期，形成新腐蚀源使水中杂质增多，促进结构过程，加剧炉管腐蚀，形成恶性循环）；过热器和汽轮机内积盐（过热器管内积盐会引起金属管壁温度过高，以致爆管；汽轮机内积盐会大大降低出力和效率） 2、简述热力腐蚀的类型和特点 答：（1）氧腐蚀：运行氧腐蚀在水温较高条件下发生，停用氧腐蚀在低温下发生。 （2）酸腐蚀：热力设备和管道可能与酸接触，产生析氢腐蚀。 （3）应力腐蚀：包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳，锅炉和汽轮机都会产生应力腐蚀。 （4）酸性磷酸盐腐蚀：由于锅炉内部添加较多酸式磷酸盐而引起的腐蚀。 （5）锅炉的介质浓缩腐蚀：腐蚀主要发生在水冷壁管。 （6）亚硝酸盐腐蚀：在水冷壁管发生腐蚀。 （7）汽水腐蚀：当过热蒸汽温度超过450摄氏度时，蒸汽会和碳钢发生反应生成铁的氧化物，使管壁变薄。

（8）核电站蒸汽发生器凹陷：是对压水反应堆蒸汽发生器危害最严重的问题。 （9）电偶腐蚀：锅炉化学清洗时，可能在炉管表面产生铜的沉积，即“镀铜”。由于镀铜部分电位正，其余部位电位负，形成腐蚀电池，产生电偶腐蚀。 （10）铜管选择性腐蚀：发生在水侧，可使机械性能下降，会引起穿孔甚至破裂。 （11）晶间腐蚀：在表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力，失去金属声音，严重时轻敲可碎，甚至形成粉末。 （12）磨损腐蚀：高速流体或流动截面突然变化形成了湍流或冲击，对金属材料表面施加切应力，使表面膜破坏。 （13）空泡腐蚀：使表面膜局部毁坏，裸露金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面再钝化，气泡破灭再使表面膜破坏。 （14）锅炉烟侧高温腐蚀：发生在锅炉水冷壁管、过热器管及再热器管外表面。 （15）锅炉尾部的低温腐蚀：低温腐蚀是由于烟气中三氧化硫和烟气中的水分发生反应生成硫酸造成的。 四、氧腐蚀 1、停炉腐蚀的危害有哪些 答：（1）在短期内使停用设备金属表面遭到大面积破坏（2）加剧热力设备运行时的腐蚀。 2、论述火力发电厂停炉保护方法有哪些

过程装备腐蚀与防护专题

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石化设备中换热器的防腐蚀技术 摘要：从实用角度出发，介绍了表面处理、涂装技术、涂覆技术、防腐涂层、防腐设计与施工原则、设备防腐结构的设计、防腐管理、金属材料在石化领域的应用。换热器是指将冷、热流体的部分热量互相传递给流体的设备,又称热交换器。管式换热器由于技术成熟、维修方便，因而在石油化工、钢铁、食品、电厂、纺织、化纤、制药等各行各业中应用广泛，由于其应用的普遍性，因而出现问题的概率也越来越广泛，腐蚀问题是相当严重。本文主要从炼化设备中的换热器腐蚀根源入手分析,提出了有机涂层、采用缓蚀剂,电化学保护等腐蚀防护措施，提高换热器的利用率及寿命。 关键词：石化设备；防腐蚀；换热器；防护；措施；有机涂层；缓蚀剂；电化学保护 Abstract:The heat exchanger is refers to the cold part of the heat of the thermal fluid which is passed to each other fluid devices, also known as heat exchanger.Tube heat exchanger mature technology,easy maintenance, and thus is widely used in the petrochemical, iron and steel, food, power plants, textile, chemical fiber and other industries.Because of the universality of its application, as a result, more and more extensive corrosion problem is very serious.Article from the heat exchanger in the refining equipment corrosion at source analysis, organic coating, corrosion inhibitors, electrochemical protection corrosion protection measures, to improve the utilization and life of the heat exchanger. Keywords:Static equipment; heat exchanger; corrosion; protection; measures; organic coating; inhibitor; electrochemical protection 前言 腐蚀科学与保护技术的研究与发展，消除在苛刻的强化操作条件下设备腐蚀引发的恶性事故的隐患，将直接影响到国民经济与国防建设的安全保障和经济效益，因此，具有极其重要的意义。我国是一个发展大国，经济迅速发展，腐蚀问题显得非常突出，每一个石油化工企业每年的大修、更新、维修费用的80%以上，用于因腐蚀而报废的设备、管道及金属结构更新维护上，腐蚀造成的损失时非常可观的。而且腐蚀易引发突发的恶性破坏事故，不仅会带来巨大的经济损失，而且往往会引发燃烧、爆炸、人身伤亡和灾难性的环境污染等灾祸，造成严重的社会后果。这种腐蚀破坏，必须尽力设法避免。因为消除腐蚀是不可能的，成功的方法就是控制腐蚀，或者说成是防止腐蚀。因此，控制腐蚀问题一直引起人们的高度重视。 化工装置的设备腐蚀大多数是由于具有腐蚀性的化工原料、使用的催化剂、

过程装备腐蚀与防护期末考试复习要点

第一章 金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的结构——双电层。 电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。 极化现象：电池工作过程中，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。 极化曲线：用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线 腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位下降，阳极电位升高。这个值与各极的初始电位差值的绝对值称为超电压或过电位。 铁和不锈钢在浓硫酸中进行阳极极化时，随着阳极电位向正方向移动，金属溶解速度反而急剧下降，甚至几乎停止，这种反常的现象称为钝化。 析氢腐蚀：指溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上进行阴极反应，使金属持续溶解而被腐蚀。析氢腐蚀发生的条件：腐蚀电池中的阳极电位必须低于阴极的析氢电极电位 腐蚀电池上的阴极反应由溶液内氧分子参与完成，称为吸氧或耗氧反应。 耗氧腐蚀的条件为：腐蚀电池中的阳极初始电位EoM必须低于该溶液中氧的平衡电位Ee,O2金属电化学腐蚀的热力学条件，该条件是以热力学第二定律为出发点建立的。由第二定律可知，一个物系由一种状态向另一种状态转变时，若自由能ΔG的变化为负值，则表明状态 金属的耐蚀性能评定：金属耐蚀性也叫化学稳定性，即金属抵抗介质作用的能力。对全面腐蚀，通常以腐蚀速度评定。对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀的等级。 第二章 影响腐蚀的主要因素：力学因素、表面状态几何因素、异种金属偶接、焊接因素、减轻局部腐蚀的途径。 所谓高温是：金属表面不致凝结出液膜，又不超过金属表面氧化物的熔点。 膜的保护性主要取决于：1.氧化膜要具有保护性，则必须是完整的。其必要条件是：金属氧 化物的体积要大于氧化消耗掉的金属的体积。 2.膜应具有足够的强度和塑性、与基体结合力强、膨胀系数相近 3.膜内晶格缺陷浓度低 4.氧化膜在高温下性质稳定 氢气在常温下不会对碳钢产生明显的腐蚀。在温度高于200~300℃，压力高于0.3MPa时，氢对钢材作用显著，机械强度会剧烈降低，这就是氢腐蚀。 发生氢腐蚀必须满足的条件： 1.一定氢气压力下，反应温度应高于氢腐蚀的起始温度。 2.一定温度下，氢气压力应高于氢腐蚀的最低分压。 高温下，煤、油等各种燃料燃烧后产生各种混合气，含有大量的S及碱金属等杂质，因此，在金属表面上沉积一层薄的盐膜，由此构成的腐蚀现象称为热腐蚀。它产生的温度一般为700~1000℃。 热腐蚀的介质条件：一般认为碱金属盐类，特别是Na2SO4是导致热腐蚀的必要条件。 湿度不同和结构不同的土壤中，氧含量相差几万倍，造成浓差腐蚀。 杂散电流是一种漏电现象。是由直流电源（如：电气机车、电焊机、电解槽等）漏失出来的电流。一些地下管道、贮槽和混凝土的钢筋等都容易因这种杂散电流引起腐蚀。 n/8定律：在给定介质中一种耐蚀组元和另一种不耐蚀组元组成的固溶体合金，其中耐蚀组元的含量等于12.5%、25%、37.5%、50% .......的原子分数，即1/8、2/8、3/8……n/8时，合