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脱硝工艺换热设备防腐涂料选型过程分析

发布时间:2020-03-29   点击次数:132次

近期接到一个关于氨水脱硝工艺的换热器防腐项目,根据设备制造厂家介绍,换热管采用的是SUS304,管径38,他们的同款产品在其他企业基本都能用到3-5年,但在这家企业却只能用5个月左右。同样的工艺,同样的设备,为何使用寿命有如此大的差别?设备制造商取回溶液蒸干后,发现里面含有大量的结晶盐。 

通常氨法脱硝工艺使用的氨水对SUS304是不会有这么严重的腐蚀的,腐蚀肯定是由其他介质引起。通过成分分析,发现里面除了含有大量的硫酸盐以外,还含有72ppM的氯离子。氯离子含量虽然低,但由此引起的穿孔腐蚀却非常严重。 

测试项目

测试结果

氯离子g/kg

0.072

硫酸根g/kg

188

水溶性钙g/kg

0.604

水溶性镁g/kg

0.392

硝酸盐氮(以N计)mg/kg

59.8

pH

5.54

设备腐蚀照片显示,存在大量的洞穿小孔,而这些穿孔正是氯离子腐蚀的典型特征,存在氯离子腐蚀已经是确定无疑了。但是,有一张照片显示还存在一些裂纹,显然是应力引起的开裂现角,那么引起应力开裂的诱因是什么呢?而且应力腐蚀通常发生在焊缝等应力集中区域,为什么管子中间部位会产生开裂现象?必须要分析引起应力开裂的诱因?

带着这一系列问题,进一步分析设备使用的工况。使用温度为150℃,在此温度下,溶液中的铵根离子会分解为氨,加快了管子表面水膜的氧化腐蚀过程,即电化学腐蚀过程。因为水膜中的氨水解释放出OH-离子,与管子表面的氧化物保护膜反应生成氢氧化亚铁沉淀物在水流作用下被带走,露出的铁与碳形成微电极,铁为阴极,碳为阳极,而水膜为电解质溶液,具备了晶间电化学反应的形成条件。晶间腐蚀形成后,不断向纵深发展,在应力作用下形成开裂现象。


进一步分析现场照片发现,换热管表面存在大量的水垢,垢下腐蚀(Under-deposit Corrosion)因素不容小视。前面图片就显示溶液中存在大量的硫酸盐,在使用温度下很快结成一层水垢。垢下腐蚀是一种比较特殊的局部腐蚀现象。因为结垢层通常是不均匀、不连续的状态,导致金属表面电化学不均匀,很容易发生电化学反应。同时,垢下介质成分与流体介质成分存在较大的差别,引起浓差反应。在这些电化学反应过程中,铁为阴极被溶解。

Fe=Fe2++2e

Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+

电化学反应的结果使垢下介质中的PH值进一步降低。

结垢后流体中的氯离子、镁离子等介质在垢下进行富集,加速了垢下腐蚀的过程。同时,在垢下的酸性条件下,氢离子与铁可以进行氧化还原反应,生成具有高渗透性的氢原子,从而引起氢鼓泡,进而在应力作用下产生开裂现象。复杂的垢下腐蚀过程解释了为什么换热管会产生中间开裂的现象。

至此,腐蚀因素基本分析完成,简单的说主要存在氯离子引起的穿孔腐蚀、电解质促进的晶间腐蚀、垢下产生的垢下腐蚀及氢鼓泡等几种腐蚀机理,这几种腐蚀过程相互促时,加速了腐蚀过程,成为应力开裂的诱因。

分析了腐蚀机理,接来下就是防腐涂料选型了。针对这种换热管腐蚀工况,志盛威华唐工建议采用ZS-722导热防腐涂料进行防腐。

ZS-722导热防腐涂料是以硅酮改性树脂为成膜物,碳化硅、氮化硼、碳化铝、石墨碳管、三聚磷酸铝等为填料经高温研磨而制成。涂层构造成了一个导热结构内部网,导热系数为20W/m.k,耐温750℃,化学性质稳定,硬度4H,耐磨耐酸碱,使用寿命长。通常用于换热管、换热片、导热管、裂解管、发热器、散热片等换热设备的防腐。

 

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