化工安全与防腐案例分析
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近年来,化工企业设备管道的腐蚀泄漏引发的安全事故时有发生,若不能及时进行监测预防和管控,可能形成重大隐患,给化工企业带来严重的财产损失或人员伤亡。
辽宁盘锦浩业化工有限公司2023年“1·15”重大爆炸事故,再一次给我们敲响了警钟。
防腐蚀、防泄漏管理必须引起化工企业的高度重视,笔者就腐蚀的机理和预防管控措施进行分析,借此对化工企业的安全生产管理提供建议。
一、腐蚀形态腐蚀形态可分为全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀等。
1、全面腐蚀全面腐蚀是在设备管道较大面积上产生的程度基本相同的腐蚀,结果造成金属大范围全面减薄以致被破坏,不能再继续使用。
如,在碳钢强酸、强碱中发生的腐蚀属于全面腐蚀。
对于全面腐蚀,可通过挂片试验或定期检测,计算出腐蚀速率,可预算出金属结构或设备的使用寿命,因此,突发失效和泄漏事故的风险相对容易防控。
2、局部腐蚀与全面腐蚀相比其危害性却要严重得多,局部腐蚀造成的失效事故往往没有先兆,一般为突发性的破坏,通常难以预测,局部腐蚀破坏的控制也较为困难,所以管控措施制定不全面,落实不到位,很可能造成重大泄漏而引发火灾或人身伤亡事故。
如点蚀能导致容器或管道穿孔泄漏,应力腐蚀则会导致构件的承载能力大大降低等。
而局部腐蚀中又以点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳形式最为突出。
点蚀(孔蚀):集中于金属表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态,一般是直径小而深度深。
点蚀产生的危害特点:(1)点蚀一旦发生,孔内溶解速度相当大,经常突然之间导致事故的发生;(2)点蚀经常发生在具有自钝化性能的金属或合金上,并且在含氯离子的介质中更易发生,如奥氏体不锈钢管道在输送含氯离子或溴离子的介质时最容易产生点蚀等。
(3)点蚀通常发生在静滞的溶液中,有流速或提高流速常可减轻或不发生点蚀。
据腐蚀失效引发的事故事例的调查结果表明,全面腐蚀仅占约20%,其余约80%为局部腐蚀破坏,如2019年6月21日,美国费城能源解决方案公司炼油厂氢氟酸烷基化装置发生爆炸,造成5人受伤。
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,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。
化工企业大型储罐夏季涂装作业的安全技术分析作者:梅栋来源:《大陆桥视野·下》2013年第07期摘要本文通过案例分析化工企业大型储罐进行防腐涂装时的各种危害及原因,以汲取各类经验教训,减少火灾爆炸、职业病危害等重大事故的发生。
关键词储罐防腐涂装危险辨识安全技术随着我国经济的快速发展,对石油化工产品的需求大量增加,同时随着大型乙烯、炼化企业的不断开工建设,都需要建设大量储存设施。
这些储存设施的内壁都要进行防腐涂装,如何保证不出现火灾爆炸、职业病危害等重大事故的发生,是项目建设单位、防腐涂装施工单位及防腐涂料生产单位都必须重视的课题。
一、储罐防腐涂装事故案例案例一:2006年10月28日19时20分左右,新疆某石油企业一个在建的10万方原油储罐在进行防腐涂装作业时发生爆炸事故,共造成12人死亡,12人受伤。
原因分析:其一,采用的防腐油漆含有大量挥发性有机溶剂:这些有机溶剂在涂装和干燥过程中大量挥发,与空气混合可形成爆炸性混合气体。
其二,通风不足导致挥发性有机溶剂蒸汽在混合气中的浓度处在该气体的爆炸极限范围之内,发生爆炸。
其三,防腐涂装作业中产生了火花。
案例二:1998年4月20日,某压力容器制造公司职工马某和连某给氧气罐内表面刷防腐漆。
马某在罐外刷漆,连某在罐内刷。
由于罐内太暗,马某便接用临时电源,将照明线接在了动力电源上。
过了一会儿,连某不慎碰翻了照明临时灯,随即氧气罐发生爆炸。
马某经抢救无效死亡,连某重伤。
原因分析:其一,罐内作业没有采取通风措施,致使罐内可燃气体浓度达到闪爆极限,照明临时灯倒地破碎后产生火花引燃了罐内油漆稀释剂散发的易燃气体。
其二,马某与连某在进行油刷作业时,违章接用临时电源,将照明线接在动力电源上。
其三,罐内刷漆、罐外喷漆同时进行,乱拉电源线,作业现场无专人进行安全监督。
针对大型储罐夏季高温设施防腐刷漆存在的危险性并结合近几年国内发生的典型事故案例,笔者经过分析和与相关企业进行了交流、探讨,现将基本情况与同行进行探讨、分享。
设备防腐蚀管理制度的案例研究与经验分享在工业生产中,设备的防腐蚀管理至关重要。
腐蚀会缩短设备的使用寿命、降低生产效率,甚至可能造成安全事故。
为了解决设备腐蚀问题,许多企业建立了防腐蚀管理制度。
本文将通过案例研究和经验分享,探讨设备防腐蚀管理制度的实施。
一、案例研究1. 案例一:化工企业的设备防腐蚀管理某化工企业在生产过程中,设备长期暴露在酸性环境中,导致严重的腐蚀问题。
为了提高设备的使用寿命和生产效率,该企业建立了全面的设备防腐蚀管理制度。
首先,他们进行了全面的设备调查与评估,了解每个设备的材质、工作环境和腐蚀状况。
然后,制定了相应的防护措施,如材料选择、防腐涂层、阴极保护等。
此外,他们还制定了定期检查和维护计划,确保设备的长期稳定运行。
通过实施设备防腐蚀管理制度,该企业成功降低了设备腐蚀率,提高了生产效率,减少了设备维修成本,取得了良好的经济效益和社会效益。
2. 案例二:电力行业的设备防腐蚀管理某电力行业公司的设备多年来一直受到湿度和化学物质的腐蚀威胁,严重影响了设备的运行稳定性和安全性。
为了改善这一状况,该公司采取了一系列措施,建立了全面的设备防腐蚀管理制度。
首先,他们加强了设备的检测和维护,定期进行防腐涂覆和防腐材料更换,确保设备表面的保护层完好。
其次,他们增加了设备的通风、排水和防潮措施,减少了湿度对设备的侵蚀。
此外,他们还加强了化学品的使用管理,避免了对设备的腐蚀。
通过设备防腐蚀管理制度的实施,该公司设备腐蚀问题得到了显著改善,设备的正常运行时间大幅增加,安全性和可靠性得到了提高。
二、经验分享1. 建立完善的设备调查和评估机制设备防腐蚀管理的第一步是了解设备的材质、工作环境和腐蚀状况。
通过设备调查和评估,可以制定针对性的防护措施,提高管理的精准性和有效性。
2. 制定科学的防护方案和措施根据设备的不同材质和腐蚀环境,制定科学的防护方案和措施。
可以考虑材料选择、防腐涂层、防护设施改造等方面,以提高设备的抗腐蚀性能。
中石化设备防腐方案1. 引言中石化作为中国石油化工行业的龙头企业,在其生产过程中面临着严峻的设备防腐问题。
设备的防腐能力直接影响着生产线的稳定性、设备的使用寿命以及生产过程中对环境的影响。
因此,中石化需要制定一套综合而有效的设备防腐方案,以保障设备的正常运行和企业的可持续发展。
本文将从设备防腐的背景分析和意义出发,提出中石化设备防腐方案的重要性,并结合实际案例介绍一些常见的设备防腐方法和材料选择,最后对方案的实施和监测提出相应的建议。
2. 设备防腐的背景分析和意义设备在中石化的生产过程中承受着各种化学物质的作用,长期暴露在高温、高压、潮湿或腐蚀性环境下,容易造成设备的腐蚀和损坏。
设备腐蚀不仅会导致设备的功能降低,还会增加设备维修和更换的成本,甚至给环境造成一定的污染风险。
中石化设备防腐方案的制定和实施能够解决设备腐蚀和损坏的问题,保障设备的正常运行和生产的连续性,提高设备的使用寿命,降低维修和更换的成本,减少对环境的污染风险。
3. 常见的设备防腐方法3.1 表层涂层防腐表层涂层防腐是目前应用最广泛的设备防腐方法之一。
通过对设备表面进行喷涂、刷涂、浸涂等手段,形成一层防护膜,以隔绝设备与外界环境的接触,防止设备受到化学物质的侵蚀。
常见的表层涂层材料有环氧涂料、聚氨酯涂料、亚克力涂料等,选择涂层材料时需要考虑化学物质的腐蚀性、设备的使用条件以及涂层的耐久性等因素。
3.2 阳极保护阳极保护是利用电化学原理,在设备表面形成保护层,通过与外界介质形成电池,减少或阻止金属腐蚀。
常见的阳极保护方法包括阴极保护、阳极保护涂层和阳极保护电流等。
阳极保护方法具有防腐效果好、使用成本低等优点,适用于一些对涂层材料不宜用的设备或对设备表面要求较高的情况。
3.3 金属材料选择在设备防腐方案中,金属材料的选择也是关键之一。
不同的金属材料具有不同的耐腐蚀性能,需根据设备运行环境和要求来选择合适的材料。
常见的金属材料有不锈钢、镍合金、钛合金等,它们具有良好的耐腐蚀性能,可以有效抵抗化学物质的侵蚀。
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,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1 25%沸腾NaCl溶液中钛材缝隙腐蚀发生率随pH
变化关系
图2 pH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;(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。
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 法兰垫片处的蚀坑
2.1. 失效原因分析
Ⅱ效料温一般100℃左右,pH值在7.5~8之间,一般认为工业纯钛在这种介质中是耐腐蚀的,因此引起腐蚀的主要原因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现,该装置换热器管长达到了7m,却没有设置支撑板,且Ⅱ效管与管板的焊接方式与另外3台不同,Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ效为强度胀+密封焊,Ⅱ效为贴胀+强度焊,这种方式应
力着力点就在焊缝处。
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, 由于体积骤然变小,将会产生强烈振动,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处处于受力最大的高应力区, 在交变应力作用下, 焊缝所承受的应力超过屈服极限时, 晶界产生滑移, 并逐渐发展成微小裂纹, 且裂纹不断扩展, 最后导致焊缝开裂,直至破坏。
法兰垫片处的腐蚀为典型的缝隙腐蚀。
一般情况下,钛材无论表面状况如何,在常温下在制盐介质中不易发生缝隙腐蚀的,但随着温度升高,钛材的缝隙腐蚀倾向就会增大。
这是因为随着温度升高,缝隙内和自由面的电位差会快速增大,缝内电位显著负移(见图6)。
图6 工业纯钛电位随温度变化曲线
据以上分析,可以得到腐蚀的可能原因
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
器由于水蒸气间歇性冷凝为水产生交变脉冲载荷,配合腐蚀介质,可能发生疲劳腐蚀失效;(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,尤其谨用聚四氟乙烯垫片,因为聚四氟乙烯上的氟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,如钛包垫片等。
(3)在法兰处采用更耐缝
隙腐蚀的钛合金材料,如TA9、TA10等(4)(5)换热器内设置2个以上支撑板,减少蒸汽冷凝时换热管的扰动;(6)改变管与板的连
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,以及结合在化工安全与防腐课程中所学,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;(3)尽可能依据已有事故教训,
避免再次发生类似腐蚀失效,尤其是在重要环节;(4)所谓的耐腐蚀不是绝对不发生
腐蚀,在特定情况下耐蚀材料会转变为腐蚀材料,应慎重对待。
参考文献:
【1】李波,刘昌辉,曾莉.真空制盐钛制换热器腐
蚀失效实例分析.中国井矿盐.第44 卷Vol.44.
【2】金志江.化工安全与防腐课件
.。