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  • 不銹鋼在PTA裝置中的腐蝕研究

    通過對316L、317L、2205、904四種不銹鋼的現場腐蝕掛片試驗,利用失重分析、表面腐蝕分析和成分分析等,研究不銹鋼在現場PTA裝置中不同位置的腐蝕特點和腐蝕規律。結果表明,不銹鋼在液相介質中腐蝕速率比氣相介質中的腐蝕速率快;在液相介質中有溴元素存在時,試樣發生明顯點蝕,腐蝕比較嚴重。

    精對苯二甲酸(PTA)作為聚酯原料,在化工行業中應用廣泛,其產品市場需求量很大,例如滌綸纖維、薄膜、飲料瓶等。由于生產PTA的裝置大多為不銹鋼等材料制成,而且在其實際生產應用中存在高溫高壓環境,腐蝕性強。生產過程中含醋酸、醋酸鹽、氫溴酸等多種腐蝕性較強的介質環境,特別是在高溫高濕中含鹵素離子的醋酸溶液中不銹鋼容易發生腐蝕。因此有必要研究在設備運行過程中不同部位的多種不銹鋼材料的腐蝕行為。通過總結與創新,采取積極的防護措施,確保生產安全穩定運行。

    1試驗

    1.1試驗材料與試樣規格

    試樣采用316L、317L、2205、904四種不銹鋼材料制成薄片,分別垂直懸掛于現場設備中不同位置處進行掛片試驗。

    1.2現場腐蝕掛片試驗

    1.2.1試驗環境特點

    試樣分別在現場設備的F1506(母液罐)、M1920(尾氣管道)、D1310(尾氣吸收塔)、D1501(常壓吸收塔)4個位置掛片,各個位置環境和介質含量見表1。

    1.2.2試驗條件和試驗周期

    試驗采用實際生產裝置中現場掛片的方法,試驗的檢測周期為8個月。

    1.3試樣檢查與分析

    1.3.1失重分析

    按照GB/T165451996腐蝕試樣上腐蝕產物的清除6]中c7.1規定的方法進行。然后分別在去離子水和丙酮中采用超聲波清洗試樣至表面潔凈。

    1.3.2外觀檢查與成分分析

    外觀檢查包括目視檢查和Quanta600型環境掃面電子顯微鏡觀察試樣表面,以及牛津儀器EI350能譜儀進行成分分析。

    2結果與討論

    2.1失重分析

    2展示了四種不銹鋼在現場裝置中掛片腐蝕8個月后的單位面積失重數據,不銹鋼在不同環境中進行掛片腐蝕試驗后,其中F1506處掛片失重最多,其次為D1501處,說明不銹鋼在液相中的腐蝕失重速率大于氣液相,氣液相中的又大于氣相。在氣相腐蝕失重中,317L的腐蝕失重數據明顯偏高,通過表面觀察發現試樣懸掛孔處發生腐蝕比較嚴重,發生電偶腐蝕,表面多處變色,說明發生腐蝕。針對不同種類不銹鋼在四處位置掛片失重數據的分析,發現317L不銹鋼在各種介質中的腐蝕情況最為嚴重,316L904F1506、M1920、D1310單位面積失重差額相近,2205不銹鋼在溶液中耐腐蝕性能明顯優于904不銹鋼。

    2.2腐蝕表面形貌分析

    對在現場不同位置掛片的試樣進行分析,圖1M1920位置400倍電鏡二次電子圖像,由圖1(a)可以看出,2205試樣表面有大量覆蓋層,部分已脫落;1(b)200倍照片所示,316L試樣表面覆蓋層有部分呈片狀脫落,圖1(c)中可以看出317L有部分微小蝕坑的形成,圖1(d)中可以看出在904試樣表面形成的覆蓋層比較均勻,脫落現象不明顯。表面沉積的覆蓋層阻止了不銹鋼和氣相介質的接觸,從而阻礙了腐蝕的進一步發生,只有317L試樣局部有點蝕現象產生,這和失重結果一致。

    2展示不銹鋼試樣在D1310位置400倍電鏡二次電子圖像,由圖看出四種不銹鋼表面平整,基本未發現腐蝕點;通過電鏡觀察試樣其它部位,表面均為上述狀態,腐蝕現象不明顯。

    經過對兩種不銹鋼試樣在D1501位置試樣進行檢查,發現2205904不銹鋼試樣表面平整,除在904試樣邊緣發現有腐蝕點外,基本上沒有腐蝕;3是在904試樣邊緣表面形貌,可以明顯看出有腐蝕發生。掛片位置溫度高,氣液流動性增加,說明904奧氏體不銹鋼試樣在高溫下容易發生腐蝕7。

    對位置F1506處試樣進行宏觀外觀檢查,三種不銹鋼均明顯看出有黑色點蝕坑存在,溴元素含量較高所以促進了點蝕的形成。經過能譜對這些腐蝕點進行分析,得到氧元素原子百分比在40%60%之間,說明氧化嚴重;同時發現微量的硫元素存在,對腐蝕起加速作用,三種試樣表面腐蝕形貌見圖4。

    在實際M1920處掛片,表面沉積物不易脫落,采用超聲波分別在去離子水和無水乙醇中清洗后,依然需要使用毛刷進行沉積產物清除,然后再次清洗,因此在實際生產過程中需要考慮清潔除垢的問題。

    3結論

    (1)實際裝置中掛片不銹鋼試樣在液相中的腐蝕失重率大于氣液相,在氣液相中的腐蝕失重率又大于氣相;

    (2)在尾氣管道中的不銹鋼試樣表面沉積的覆蓋層阻止了不銹鋼腐蝕的進一步發生,且沉積層不易脫落,但在實際生產中,腐蝕介質一旦進入沉積層內,也難以揮發,因此實際生產中需要考慮有效的除垢措施;

    (3)在母液罐中不銹鋼試樣均出現明顯的點蝕,其中溴元素促進了點蝕的形成,硫元素也對腐蝕起加速作用。

    文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|不銹鋼換熱管

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