安全工程综述(过程装备与控制工程)

工业腐蚀与防护摘要腐蚀问题几乎各行各业都存在，而炼油行业在高温高压下进行，介质有毒有害、易燃易爆，因而腐蚀在炼油行业中表现尤为突出。

蒸馏装置作为炼油企业的龙头，它的长周期运行不仅关系本装置的正常运转，而且对后续装置的安全稳定起到了关键性作用，因此蒸馏装置的设备腐蚀与防护一直受到企业的关注。

引起蒸馏装置发生腐蚀的因素有很多，有的是因为原油中的无机盐、硫化物、环烷酸、氮化物、微量金属兀素以及石油炼制过程中的各种添加剂等，有的是由于装置设备在设计选材不合理，或者是防腐工艺不能够满足原料性质的变化。

从安全、环保、健康、长周期、平稳等等因素考虑，炼油企业都迫切希一望把腐蚀造成的破坏和损失减到最低程度。

关键词腐蚀防护锅炉材料Abstract Corrosion problems are almost in all walks of life there, and oil refining industry is in a high temperature under high pressure,Medium which is poisonous and flammable, thus corrosion in the oil refining industry is particularly prominent. Distillation device is the leading oil refining company, and its long-term operation is not only the normal operation of the device, but also the security and stability on the follow-up unit playing a key role, so distillation equipment corrosion and protection has been the concern of business. The corrosion caused by distillation have factors, some are the crude oil in salt, sulfur, naphthenic acid, nitrogen compounds, trace metals, and oil refining process Additives factors in a variety of additives,Some of the installing equipment in the design selection is unreasonable,or Corrosion process can not meet the changes in the nature of raw materials.In the opinion of safety, environmental protection, health, long period, stationaryand so on, oil refining companies are urgently looking to lose the corrosion damage.Keywords Corrosion Protection Boiler Materials化学工业设备材料的选择主要以金属材料(特别是黑色金属)或金属合金材料为主，因而化工设备的腐蚀主要也是金属设备的腐蚀。

金属腐蚀是指金属设备及其零部件与周围介质(大气、水或含有酸、碱、盐的溶液等)发生化学或电化学的作用及机械的物理等作用及发生形状、尺寸等变化所引起的破坏。

腐蚀是影响金属设备及其构件使用寿命的主要因素之一。

化工与石油化工以及轻工、能源等领域，约有印％的设备失效与腐蚀有关。

腐蚀不仅影响设备的使用寿命，而且使得设备的检修周期缩短，增加非生产的检修时间和检修费用，从而增加生产成本；腐蚀使设备和管道的跑、冒、滴、漏等化工常见现象加重，使原料和成品造成大量损失，影响产品的数量和质量，同时也污染环境，危害人体健康；腐蚀会引起设备爆炸、火灾等事故，使设备遭到破坏而使工厂停止产，给工厂造成巨大的经济损失甚至可能危及人的生命。

1 金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类方法有几种。

根据腐蚀作用的机理来分，金属腐蚀有两种：化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀是指金属遇到干燥的气体或者非电解质溶液而发生化学作用所引起的腐蚀。

化学腐蚀的重要特征是：腐蚀的产物积留在金属的表面以及腐蚀过程中没有电流产生。

在化工生产中常见的化学腐蚀有两种，如在合成氨塔、硫酸氧化炉、石油气制氢转化炉等高温操作的设备中常发生的腐蚀是金属的高温氧化及脱碳。

金属的高温氧化及脱碳是一种高温下的气体腐蚀，是化工设备中常见的化学腐蚀之一。

而在合成氨、石油加氢等一些化工工艺中，常遇到反应介质是氢占很大比例的混合气体的情况，并且这些过程又多是在高温高压下进行的。

氢气在较低的温度和压力下对普通碳钢及低合金钢不会有明显的腐蚀，但是在高温高压下则会产生腐蚀，结果使材料的强度和塑性显著降低，甚至损坏材料，这种现象称为“氢腐蚀”。

电化学腐蚀是指金属与电解质溶液相接触发生电化学反应而引起的破坏。

电化学腐蚀过程是一种原电池工作过程，腐蚀过程中有电流产生，使其中电位较负的部分(阳极)失去电子而遭受腐蚀。

电化学腐蚀过程由三部分组成：阳极反应、电子流动、阴极反应。

晶问腐蚀和应力腐蚀即是电化学腐蚀中典型的两例。

根据金属腐蚀破坏的形式，金属腐蚀可以分为均匀腐蚀和非均匀腐蚀(也称为局部腐蚀)两大类。

均匀腐蚀的特点是在腐蚀性介质作用下，腐蚀破坏均匀地发生在整个金属表面。

均匀腐蚀是危险性较小的一类腐蚀，因为在设备的设计时考虑腐蚀裕量就能保证设备的机械强度和使用寿命不因腐蚀而改变太大。

局部腐蚀的特点是腐蚀在金属零部件的不同区域发生，但是这种腐蚀很危险。

局部腐蚀又可以分为区域腐蚀、点腐蚀、晶问腐蚀、选择性腐蚀及应力腐蚀等。

2 金属腐蚀的原因金属腐蚀过程取决于金属及金属合金成分、杂质含量和表面状态等内在影响因素和介质温度、压力、浓度、流速等外在影响因素，并且这些因素相互作用、相互影响。

2.1 造成腐蚀破坏的内在因素（1）不同的金属对于不同的介质具有不同的抗腐蚀能力。

金属发生腐蚀现象首先是由金属本身的性质决定的。

不同金属对于不同介质的抗腐蚀能力不同，相同金属成分不同金属组成的合金对于相同组成的介质的抗腐蚀能力不同。

在化工工业设备中黑色金属和合金的用量最大。

黑色金属中的铁碳合金若在450—850o C的范围内加热或者缓慢冷却，当合金中铬含量降低至钝化所需的极限(如12．5％)以下时，晶间腐蚀就迅速进行。

（2）金属的晶粒越粗，腐蚀越快。

反之，则越慢。

如不锈钢比铸铁的耐腐蚀性能高。

（3）零部件的表面越粗糙，越易腐蚀。

表面有氧化膜则耐腐蚀。

2.2 造成腐蚀破坏的外在因素(1)化工生产中存在着许多具有一定腐蚀性的介质，如酸、碱、盐、水、氧等，这是产生腐蚀的主要原因之一。

(2)介质的种类、化学成分、浓度、pH值、杂质、水分和含氧是造成腐蚀的外在原因。

不同介质对相同金属的腐蚀能力不同，相同的介质成分不同的介质组成对于相同金属的腐蚀能力不同。

腐蚀性介质的成分和浓度对金属的腐蚀以及腐蚀速度有较大影响。

一般的金属材料(如黑色金属及其合金)对腐蚀介质有一定的适用范围，例如碳钢的设备在浓硫酸中可以正常地使用，而在稀硫酸中则会很快被溶解。

(3)介质的温度越高，压力越高，腐蚀越快，因为腐蚀是一种化学反应，每升温10℃，腐蚀速度增加1-3倍。

温度升高，扩散速度增大，同时电解液电阻下蚀降，所以使腐蚀电池的反应加快。

腐蚀性介质的温度越高，压力越大。

其腐蚀能力越强。

因为腐蚀是一种化学反应，每升温10T，腐蚀速度增加1—3倍。

同时温度升高和压力增大，腐蚀性介质的扩散速度加快，从而也加快腐蚀的反应。

(4)介质流动速度愈快，愈易腐蚀，它会冲刷保护膜，产生旋涡、湍流、空泡，引起严重的冲击磨损和空泡腐蚀。

腐蚀性介质的流动速度愈快，愈易腐蚀金属化工设备，因为腐蚀性介质会冲刷保护膜，产生旋涡、湍流、空泡，引起严重的冲击磨损和空泡腐蚀。

(5)零部件受外力或残余应力愈大，腐蚀越快。

(6)应力及疲劳的影响。

设备应力的产生一方面是在加工过程中形成的,如冷加工的变形应力，热加工的组织应力；另一方面在运转中对于承受压力或旋转的部件也会使之产生应力。

这些应力的作用结果引起金属内部的扭曲，从而降低了该部位的电极电位,加剧微电池腐蚀，形成腐蚀破裂。

2.3 结构设计及变化的因素(1)设备结构的形状突变处，如开口、缝隙或死角等位置，金属腐蚀较快。

(2)设备结构设计不合理，选材不当，制造加工质量不高，焊接残余应力的存在，缺乏防腐措施或施工质量低劣等，都为腐蚀破坏提供了环境。

2.4 在使用过程中的人为因素操作中的超温、超压，设备管理不完善，思想不重视，也是产生腐蚀破坏的原因之一。

3 几种化工设备与材料腐蚀概况3.1空气预热器空气预热器低温腐蚀机理：造成锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因有两点：一是烟气中存在着三氧化硫；二是受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。

锅炉燃料中或多或少的都含有硫。

当燃用含硫量较多的燃料时，燃料中的硫份在燃烧后，大部分变成二氧化硫，在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫气体。

三氧化硫气体与水蒸汽能结合成硫酸蒸汽，其凝结露点温度高达120℃以上，露点温度越高，烟气含酸量愈大，腐蚀堵灰愈严重。

当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时，硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀，叫做低温腐蚀。

金属壁面被腐蚀的程度取决于硫酸凝结量的多少。

浓度的大小和金属壁面温度的高低。

硫酸象一层胶膜，一面粘在管壁上腐蚀，一面不断粘着烟灰，形成多种硫酸盐，并逐渐增厚，这就是低温式结渣。

对链条锅炉，当燃煤含硫量低于1．5％时，即使排烟温度和空气预热器进风温度较低，空气预热器也不会产生明显的堵灰结渣和腐蚀。

如果燃煤含硫量大于2％时，则空气预热器将进入严重腐蚀范围。

煤中含硫量的多少，影响锅炉排烟温度的选取。

同时．鉴于对锅炉排烟热损失与防止尾部受热面低温腐蚀等因素的综合考虑，目前，装有空气预热器的锅炉设计排烟温度一般为160一190℃。

事实上，由于某些单位使用蒸汽时负荷变化较大，或长期低负荷运行，引起操作不当，增加大量过剩空气；设备失修，不及时清灰等原因而造成排烟温度长期低于140℃，即烟气露点之下。

从整个炉体烟气流程来讲，空气预热器烟气通道截面较小，阻力较大，因此增加了形成堵灰结渣的可能性。

当松散性积灰在管内粘附时间过长时，就可能由松散转为紧密性的积灰，因为有的积灰可能吸附烟气中的二氧化硫、三氧化硫和水蒸汽，使积灰生成硫酸盐和亚硫酸盐，由于这些盐类的生成致使松散性积灰转变为紧密性积灰。