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1、加热炉腐蚀相关问题探讨内容:腐蚀是金属材料与周围介质发生化学或电化学作用成为金属化合物而遭受破坏的一种现象。本文结合实际问题,结合先进的实验条件,探讨了加热炉腐蚀相关问题,指出溶解氧是影响加热炉炉管腐蚀的主要因素,并伴随少量的Ca2+、Mg2+、Cl-及C02等引起的腐蚀。 关键词:加热炉;腐蚀;溶解氧腐蚀;安全隐患 :TE980.5:A 一、引言 由于采气某厂加热炉在前期运行中没有采取防腐措旋,致使该设备在不同程度上受到了一定腐蚀,等五座集气站内的加热炉为例,在进行腐蚀情况现场调研时发现,加热炉内盘管外表面产生
2、大量的锈瘤,将锈瘤剥离即出现蚀坑,试验中对加热炉的壁厚进行了检测,有关2站2拌加热炉盘管壁厚进行检测。该加热炉盘管规格为Φ76×10mm。经观察、测厚发现,加热炉盘管下方为腐蚀的主要部位,盘管外表面有大量的点状和片状堆积物,堆积物下出现分散腐蚀坑,腐蚀坑深在0.5-1.5mm之间,个别部位腐蚀坑深达2.0mm,盘管直管段壁厚多在7.6-9.0mm之间,盘管弯头段壁厚在7.2-8.5mm之间。由此可见,加热炉腐蚀非常严重,存在着极大地安全隐患。 二、样品检测和腐蚀机理分析 (一)样品分析检测方法 加热炉的腐蚀情况可以从加
3、热炉水质和固体腐蚀物两方面进行分析,具体的分析检测方法如下[1,2]。 1.加热炉水质分析方法采用原子吸收光谱、紫外可见分光光度法及滴定法对水质进行检测。 2.固体腐蚀物检测方法。采用日本理学公司D/max-2400型X光粉末衍射仪(XRD)、美国PE公司PHI-5400型X光电子能谱仪(XPS)及Philips公司XL-20型扫描电子显微镜(SEM)/DX-4.0型能谱仪对固体腐蚀物进行分析,XRD:CuKα辐射,波长0.154050nm,测试范围3-90°,扫描速率0.02(°)/s,管电压46Kv,管电流100mA
4、;XPS:靶材为MgKα,功率400:工作加速电压分别为15、25kV,工作距离20mm。 (二)样品检测结果与腐蚀机理分析 1.水质检测结果与腐蚀机理分析 试验用水取自加热炉现场用水,分析结果可知,加热炉所用水含有浓度不等的溶解钙盐和镁盐,其中Ca2+为24.1mg/L、Mg2+为5.5mg/L,上述各种物质会形成水垢,附着在盘管上,影响管内外热量的传递。从结果同时可知,HCO3-为97.6mg/L,即水中含有游离的CO2。当水中有游离CO2存在时,发生酸性反应,即C02+H20,H++HCO3-,由于水中H+的量增
5、多,就会产生氢去极化腐蚀。所以CO2腐蚀,从腐蚀电化学的观点看,就是含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀。此时腐蚀过程的阴极反应为:2H++2e-=H2,阳极反应:Fe-2e-=Fe2+。CO2腐蚀受温度的影响较大,当温度升高时,碳酸的电离度增大,所以升高温度会大大促进腐蚀。通过以上数据分析表明加热炉用水属低硬度、低碱度、低含盐量水,以Ca2+、Mg2+等引起的垢下腐蚀,以及Cl-、CO2等引起的点蚀、坑蚀不是腐蚀的主要因素,但会影响加热炉管内外热量的传递。 2.固体腐蚀物检测结果与腐蚀机理分析 固体腐蚀物采至加热炉管道外壁
6、处,对其分别做了灼烧检测、XPS、XRD以及SEM检测分析。 (1)固体腐蚀物检测结果与分析固体腐蚀物检测结果可知,固体腐蚀样在550°C进行灼烧,测得的灼烧减量为0.93%(重量百分数),说明有机物含量很少,亦即微生物腐蚀的几率很低。在950℃进行灼烧,测得的灼烧减量为2.45%,说明碳酸类的物质含量很低。由表同时可知,Fe203等氧化物占的比例很大,说明加热炉管外壁的腐蚀是以溶解氧为主的电化学腐蚀。 (2)XPS检测结果与分析XPS检测结果可以看出,分为上下两部分图形,纵坐标代表强度,该部分图中曲线的小鼓包是非晶态,
7、不出峰,怀疑是三氧化二铁。下半部分图形中部有一条横线,横线上边多条直线是上半部分图峰的等价值,横线下边多条直线是国际标准谱图,将图中上下线条进行分析比较,就可确定含有物质的种类。由样品XPS基部放大图与国际标准谱图相比较分析可知,固体腐蚀物中含有羟基氧化铁和氧化亚铁与三氧化二铁的复合物。由以上分析可知,固体腐蚀物的铁类氧化物主要由羟基氧化铁、氧化亚铁和氧化铁等所组成,说明氧化铁类化合物是加热炉管外壁腐蚀的最主要产物之一。 (3)XRD检测结果与分析XRD检测结果可以看出,上半部分横坐标代表旋转测定时2β角,纵坐标代表强度。
8、下半部分图形中部有一条横线,横线上边多条直线是上半部分图峰的等价值,横线下边多条直线是国际标准谱图,将图中上下线条进行分析比较,就可确定含有物质的种类。由样品XRD基部放大图与国际标准谱图相比较分析可知,固体腐蚀物中含有碳酸钙、氧化亚铁和三氧化二铁复合物、铁酸钙,进一步说明加热管的腐蚀是由
