摘 要:PTA車間第一結(jié)晶器D1401在2013年檢修時(shí),發(fā)現(xiàn)人孔接管與筒體內(nèi)表面連接的不銹鋼堆焊層存在兩處直徑為4mm的腐蝕穿孔,已經(jīng)露出碳鋼基層。分析腐蝕原因,主要是由于在醋酸環(huán)境下,Cl-引起的孔蝕。本文詳細(xì)分析了孔蝕失效機(jī)理,提出了防護(hù)措施。
關(guān)鍵字:PTA第一結(jié)晶器;滲透檢測(cè);焊縫腐蝕穿孔;原因分析;防護(hù)措施
1.概況
PTA第一結(jié)晶器D1401工藝操作參數(shù): PTA第一結(jié)晶器,操作壓力為3.6 MPa,操作溫度為246℃,介質(zhì)為PTA漿料含有的腐蝕介質(zhì)有醋酸、堿液(含有一定量的Cl-)、氫氣等。設(shè)備規(guī)格:ф4400×7070×(89+3)mm。殼體材質(zhì):基材是SA516-70,公稱壁厚89mm;襯材是00Cr19Ni10,公稱壁厚3mm。該設(shè)備在2013年檢修時(shí),對(duì)其進(jìn)行滲透檢測(cè),發(fā)現(xiàn)人孔接管與筒體內(nèi)表面連接的不銹鋼堆焊層存在兩處直徑為4mm的腐蝕穿孔,已經(jīng)露出碳鋼基層。
2.孔蝕原因分析
2.1孔蝕機(jī)理
①點(diǎn)蝕:在壓力容器表面的局部地區(qū),出現(xiàn)向深處腐蝕的小孔,其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微,這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕(也稱點(diǎn)蝕) 。點(diǎn)蝕一般在靜止的介質(zhì)中容易發(fā)生。具有自鈍化特性的金屬在含有氯離子的介質(zhì)中,經(jīng)常發(fā)生孔蝕。②點(diǎn)蝕形成的因素:點(diǎn)蝕的形成與金屬的不均勻性、微觀缺陷、鈍化膜修復(fù)緩慢、局部酸度過高、破壞性陰離子的吸附、溫度以及介質(zhì)流速、金屬的表面狀態(tài)等許多因素有關(guān)。Cl-是導(dǎo)致點(diǎn)蝕的典型“激發(fā)劑”,隨著介質(zhì)中Cl-濃度增加,點(diǎn)蝕電位下降,使點(diǎn)蝕容易發(fā)生,而后又容易加速進(jìn)行。
2.2人孔接管與罐壁內(nèi)表面連接焊縫的孔蝕部位,如圖1所示
2.3腐蝕介質(zhì)的影響
PTA第一結(jié)晶器中腐蝕介質(zhì)包括醋酸、堿液(含有一定量的Cl-)、氫氣等。奧氏體不銹鋼的表面有一層氧化膜,這層薄膜會(huì)因周圍環(huán)境的改變而發(fā)生變化,Cl-、堿和流體的存在會(huì)使這層薄膜破壞,而產(chǎn)生電流,其中基體金屬為陽極,腐蝕產(chǎn)生的氯化物為陰極,形成小陽極,大陰極,就是典型的點(diǎn)蝕特征。由于PTA第一結(jié)晶器時(shí)常進(jìn)行堿洗,在人口焊縫處因堿洗殘留的Cl-在PTA垢下濃縮,Cl-有較強(qiáng)的活性對(duì)腐蝕影響很大,首先把鋼表面的夾雜物如MnS蝕去,使氧化膜破壞產(chǎn)生大蝕孔,在蝕孔內(nèi)Cl-進(jìn)一步濃縮,點(diǎn)蝕就會(huì)向深處發(fā)展,同時(shí)在醋酸環(huán)境下也加速了均勻腐蝕的發(fā)生,因而危害性很大。在點(diǎn)蝕的開始階段硫化物發(fā)生如下反應(yīng):
2.4材料質(zhì)量和焊接質(zhì)量的影響
由于金屬材料表面組織和結(jié)構(gòu)的不均勻性使表面鈍化膜的某些部位較為薄弱,成為點(diǎn)蝕容易形核的部位。點(diǎn)蝕是從表面缺陷處、突起的夾雜物或者金屬的晶界處開始的。由于人孔接管與殼體內(nèi)表面堆焊過程中很可能存在堆焊層厚度不均勻,表面粗糙,金屬的成分偏析,熱處理效果不好,應(yīng)力集中等問題,加之材料本身存在夾雜物等問題。這樣,在腐蝕環(huán)境下,在焊縫表面有缺陷的地方以及存在非金屬夾雜物的地方就會(huì)發(fā)生腐蝕。
2.5工藝操作條件的影響
在高溫、高壓、高射流速度及閃蒸情況下,容器受到了沖刷腐蝕和汽蝕。
3. 結(jié)論
①此結(jié)晶器人孔接管與殼體的焊縫發(fā)生孔蝕,其主要原因是罐內(nèi)存在腐蝕介質(zhì)如醋酸、堿液(含有一定量的Cl-)、氫氣等,形成了不銹鋼發(fā)生腐蝕的液體環(huán)境;②不銹鋼堆焊層焊縫存在堆焊厚度不均,表面粗糙,成分偏析,材料本身存在夾雜物部位,熱處理效果不好造成局部應(yīng)力集中部位,在這些部位不銹鋼表面保護(hù)膜首先遭到破壞露出金屬本體出現(xiàn)小蝕孔,這些小蝕孔成為點(diǎn)腐蝕生成的活性中心,隨后在孔內(nèi)形成自閉電池加劇腐蝕,最終導(dǎo)致腐蝕穿孔;③腐蝕物質(zhì)在人孔焊縫部位的滯留濃縮,在焊縫有缺陷部位發(fā)生了電化學(xué)腐蝕形成了蝕孔;④加之受漿料的沖擊腐蝕和汽蝕的影響使孔蝕更加嚴(yán)重。
4.防腐蝕措施
①嚴(yán)格控制PTA漿料中腐蝕物質(zhì)的含量;②嚴(yán)把設(shè)備的施工質(zhì)量,對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)查,設(shè)備的制造要嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行; ③平穩(wěn)操作,控制好物料流速、壓力、溫度、液位等,來降低設(shè)備的沖刷腐蝕和汽蝕;④對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢維修,對(duì)已經(jīng)發(fā)生腐蝕的設(shè)備要定期檢查 ,及時(shí)掌握腐蝕狀態(tài),及時(shí)維修,保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行,防止事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn):
[1]余存燁.PTA裝置不銹鋼腐蝕綜述.石油化工腐蝕與防護(hù),2009年06期
[2]郭慶云.PTA裝置不銹鋼設(shè)備腐蝕與防護(hù).石油化工腐蝕與防護(hù),2010年02期
作者簡(jiǎn)介:韓冬錄(1967—),女,漢族,遼寧遼陽人,工程師,工學(xué)學(xué)士,單位:中國石油天然氣股份有限公司遼陽石化分公司,研究方向:石油化工設(shè)備的腐蝕情況。