腐蚀原因分析（精选12篇）
腐蚀原因分析 篇1
1 顺丁橡胶装置腐蚀状况分析
基于石油产业所使用的顺丁橡胶装置产品一旦发生腐蚀现象, 就会造成生产停工的现象, 持续作业会导致管线崩裂、污染物泄漏等事故, 严重影响联合生产的正常进行, 甚至会造成重大的安全事故。
中国石油公司某分公司从2010年正式投入生产, 2012年开始出现装置泄漏事件, 经检查主要原因集中在凝聚单元回收装置系统的腐蚀方面;在2013年, 顺丁橡胶装置的腐蚀所导致的问题日益突出, 在设备方面的表现为:出口阀体腐蚀泄漏、管线腐蚀泄漏、叶轮腐蚀脱落、回收容器罐出现腐蚀性裂缝等问题。以上腐蚀性问题中, 有的出现一次后经过补救措施在较长一段时间内运行较为平稳, 但还有一些腐蚀性问题经过修复之后依然频频出现腐蚀事故, 较为严重的如回收溶剂水冷器。
2 顺丁橡胶装置发生腐蚀的原因分析
在进行腐蚀性问题预防之前, 首先要搞清楚顺丁橡胶装置发生腐蚀问题的原因。
顺丁橡胶是我国目前生产规模最大的人工橡胶产业, 顺丁橡胶产品的应用很广泛, 尤其是在石油化工产业中, 由于其具有较好的抗磨性、抗压性特点, 所以很多适合很多装置的生产;在顺丁橡胶的生产过程中, 人工合成材料想要实现高强度的特点, 需要利用催化剂进行合成。其中三氟化硼乙醚络化合物就是主要的催化剂之一。
催化剂的特性是, 本身不发生反应, 不会造成能量和质量损失。但作为一种化学反应中介物质, 它可以加速所需要的目的反应速度和效果, 因此在工业化化学生产中存在一种催化剂回收工艺。由于催化剂不参与反应, 那么在回收不彻底的情况下, 催化剂就会残留在顺丁橡胶生产的胶液中, 并随着胶液的转移进入存储罐;随之进行“闪蒸”工艺, 即在液体饱和状态下迅速降低压力, 这一过程中会有大量的丁二烯和残余三氟化硼乙醚络化合物析出。
气体物质析出之后经过回收可以继续使用, 但残留出来的丁二烯和三氟化硼乙醚络化合物等物质就会与凝结出来的水分子结合, 然后形成氢氟酸和硼酸等物质。在酸性物质的作用下, 就会导致顺丁橡胶装置的腐蚀性出现。
从化学性质角度分析, 氢氟酸主要的腐蚀对象是金属类物质, 它本身就是化学工艺中常用的电解质溶液。金属元素的化学性质非常活跃, 遇到氢氟酸就会变成“电池”, 发生电化学反应, 腐蚀现象自然就无法避免。
3 顺丁橡胶装置防腐措施策略
鉴于顺丁橡胶的优质特性, 国内外都在大量生产和应用, 所以在生产方面的工艺技术也比较成熟。但是, 相对于顺丁橡胶自身容易产生腐蚀性的特点, 目前还没有特别优质的解决方法, 尤其是在石油工业中对生产管线的腐蚀现象。要彻底解决这一问题, 可以通过化学方式和新材料管材的方式。
3.1 化学工艺方面
首先, 由于顺丁橡胶装置中产生酸性物质的主要是三氟化硼乙醚络化合物所形成的硼酸, 最简单的方式是, 通过减少三氟化硼乙醚络化合物的应用来减少硼酸的生成量, 或者改变现有的催化剂体系, 采用新的催化剂产品来代替三氟化硼乙醚络化合物产品。同时, 也可以通过降低酸性催化剂的含量来降低酸性转换率。
其次, 通过中和反应来减少酸性腐蚀。酸与碱的中和作用属于化学手段, 在顺丁橡胶装置中加入碱化系统, 通过碱液的作用实现酸碱中和;应该说这种方法在理论上是非常可行的, 但是在工业化的操作中还存在一些问题, 主要是由于丁二烯等物质不能够溶于水且存在较多, 形成独特的“油包水”现象, 中和效果并不理想。为此, 碱洗一般会进行多次, 并配合水洗来进行。
3.2 物理工艺方面
除了化学手段之外, 物理手段同样可以实现防腐蚀的措施, 这主要从作用于设备管线的角度进行防范。结合发生腐蚀的现状, 一般设备的管线都是金属材料制造的, 例如不锈钢材。可以通过更换防腐蚀性的特地树脂材料或者高分子材料来代替原有设备管线。这种方法的优点在于更换方便, 施工速度更快, 同时在维护工艺上更加简单。但是, 物理方法本质上还是一种“治标不治本”的消极方式, 同时全部更换设备管材也会造成很高的成本, 对企业的生产运营是一种压力。
物理手段的采用原则是在特殊的部位进行修改, 尤其是在一些动态性较强的部分。
综上所述, 作者认为采取物理和化学方法相结合的方式, 可以完美地解决腐蚀性问题。
4 结语
在化工产业中各类装置的腐蚀是不可避免的, 但可以通过相对应地措施来进行预防。顺丁橡胶装置的防腐蚀性研究目前还不成熟, 需要从工艺和设备两方面进行改造, 这样才能够从根本上消除腐蚀性的影响。
参考文献
[1]郝新焕, 崔轲龙, 马红杰.顺丁溶剂油回收系统的腐蚀与防护[J].腐蚀与防护, 2013, 09:852-855.
[2]郝新焕, 孙伟, 王奕.乙烯顺丁橡胶装置溶剂油系统腐蚀分析[J].腐蚀与防护, 2004, 09:392-394.
[3]赵敏, 康强利, 孔朝辉, 马红杰.化工装置腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护, 2010, 04:21-24.
[4]高瑞文, 李迎, 刘同金.顺丁橡胶装置溶剂回收系统腐蚀问题分析及对策[J].弹性体, 2002, 02:23-26.
[5]李晓亮, 孟繁如, 凌析.顺丁橡胶装置密封油冷却器管束腐蚀原因分析及对策[J].科技与企业, 2013, 07:303.
腐蚀原因分析 篇2
来源：特种电缆 http://www.testeck.net
输电线路杆塔基础一般有岩石基础、钢结构基础和混凝土基础等，输电铁塔一般采用混凝土基础或钢筋混凝土基础。由于地下水含有各种化学成分，当某种成分过多时，对构成基础的混凝土和钢材都有较强的危害。因此，设计基础时必须考虑地下水、周围环境和土质对基础材料腐蚀的侵蚀性影响，对有腐蚀性地下水的基础必须采取有效的防护措施。
具有结晶性侵蚀的地下水，含有过多的硫酸根（SO42-）与混凝土中的水泥作用，使混凝土遭受侵蚀。因此，根据侵蚀等级而分别采取大于C50高强等级的普通硅酸盐水泥、普通抗硫酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥等措施。具有结晶性侵蚀的地下水的判断方法和标准为：
（1）地层中含有纤维状、透镜状、碎屑状、层状和结核状石膏；
（2）盐湖、盐田、盐渍土和其它含盐（如岩盐、芒硝、光卤子、水氧镁石膏等）地区以及海水和海水渗入地区；
（3）硫化矿及煤矿矿水渗入地区；
（4）工业废水（酸性、含大量硫酸盐、镁盐及铵盐等）渗入地区；
（5）使水矿化的地形地貌条件。
化工企业腐蚀环境电气设计分析 篇3
关键词：化工企业；腐蚀环境；电气设计；防腐电气设备；化学腐蚀 文献标识码：A
中图分类号：TQ05 文章编号：1009-2374（2015）25-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.014
材料在环境介质的化学或电化学作用下逐渐破坏或变质的过程，称作材料的化学腐蚀，譬如电气设备、元器件、接地材料等生锈就是一个典型的腐蚀现象。
而腐蚀环境是指存在腐蚀物质的环境，常见的腐蚀物质有各种酸、碱等容易与金属发生反应的物质，其存在形态有气体、雾、液体、粉尘和土壤等。
随着现代工业技术的发展，腐蚀环境在不断增多，据2013年报道，我国每年因腐蚀造成的经济损失已超过1.5万亿元。但由于设计行业各设计人员水平参差不齐，设计行业鱼龙混珠，有的业主一味追求低成本，有时候甚至出现民用设计院设计工业图纸的情况发生，譬如2014年昆山一家工厂发生的一起爆炸事故，工程图纸就是由民用设计院设计的，希望设计行业、业主方都引起重视。
在以下内容中，笔者将通过一个液氯储存间的电气设计为例探讨一下腐蚀环境中的电气设计。
1 所依据的规范
在进行腐蚀环境的电气设计时，我们主要依据的规范为《化工企业腐蚀环境电力设计技术规定》（HG/T 20666-1999）。
其他专业相关的规范有《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046-95）、《钢质管道内腐蚀控制规范》（GB/T 23258-2009）等，可作为参考。
2 腐蚀环境划分
腐蚀环境中化学腐蚀性物质的释放严酷度分为三级，见HG/T 20666-1999表3.0.1。
腐蚀环境划分为三类，划分的主要依据见HG/T 20666-1999表3.0.2、表3.0.3。
表中两个依据应同时考虑当缺乏化学腐蚀性物质的释放数据时，根据表3.0.3列参考依据来划分环境类别。在项目开始前期，电气专业应与上游专业如工艺、暖通以及环境保护等专业充分沟通，了解生产介质和生产环境，并在设计说明中予以表明。以本液氯储存间为例，由于本车间内部液氯输送系统只有在异常的条件下，液氯才会偶尔出现并遇水产生腐蚀液盐酸，因此可以将本车间劃分为中等腐蚀环境。
3 电气设备选型
电气产品防腐级别分为户内防中等腐蚀型（F1）、户内防强腐蚀型（F2）、户外防轻腐蚀型（W）、户外防中等腐蚀型（WF1）、户外防强腐蚀型（WF2）五种。
电气设备应根据环境类别按HG/T 20666-1999表5.0.2-1、表5.0.2-1选择相应的防腐电工产品。
依据以上的原则，我们可以分析出本次液氯储存间相应电气设备选择F1或WF1级满足要求。
本车间优先选用高效、高显色指数、长寿命光源，尽量减少灯具的使用量。
4 配电线路、防雷接地防腐措施
本车间在泄露情况下，会有少部分的氯气，在规范HG/T 20666-1999附录B中显示，氯气对于聚氯乙烯、聚乙烯和氯丁橡胶有严重腐蚀性，而实际上这里所指的腐蚀性是指氯气对于塑料材质的氯化，所以在工业设计中，需要直接接触氯气的管道如输送液氯的管道材质一般采用碳钢，本项目中穿导线所使用的保护管是不直接接触氯气的，而且事故情况下释放出来的少量氯气遇到空气中的水分子很快产生反应变成盐酸。所以本车间的配电线路敷设原则为：总进线采用全塑电缆明敷，沿玻璃钢桥架引来，照明电线穿PVC管敷设，应急照明线路穿难燃型刚性塑料管敷设，暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于3cm，明敷时采取防火措施。
车间电气裸露的电气金属构件，应采取用应的涂漆或者涂覆方案，具体详见《化工企业腐蚀环境电力设计技术规定》（HG/T 20666-1999）附录J、附录K。
腐蚀环境的电缆线路应尽量避免中间接头。
依据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010），本车间预计年雷次数N=0.0142，但本车间为乙类车间，该建筑按第二类防雷建筑设计。
屋面采用避雷网，利用柱内主筋作为引下线，利用基础钢筋作为接地极。在建筑物四角的引下线上做接地电阻测试点，高度1.5m。本工程按第二类防雷建筑屋面防雷网格不大于12×8m，引下线平均间距不大于18m。屋面避雷材料采用热镀锌钢材。屋顶避雷网采用Φ10热镀锌圆钢在女儿墙上敷设，并采用-40×4mm热镀锌扁钢作支架。屋面上所有工艺管道，设备及正常不带电的电气设备外壳等均应与避雷网可靠连接。
所有接地干线均选用热镀锌扁钢，并适当增大截面，接地支线采取16mm2黄绿绝缘铜导线，对于抗腐蚀有很好的效果。
5 其他电气设计
在腐蚀环境内，需要注意以下四点设计要求：（1）为避免腐蚀物质进入电气设备，在设备的接缝处，电缆进出口处等可能导致腐蚀物侵入的地方做好密封措施；（2）起重设备如电动葫芦等的滑触线宜选用重型橡胶套软电线或塑料防护式安全滑触线；（3）须在现场监视电流的主回路中，不宜选用直接式电流表；（4）其他改善措施，如改善环境条件，加强耐腐能力，适当采用防腐措施，如阴极保护法，使用防腐剂，应用新技术、新材料等。
6 结语
为降低腐蚀引起的损失，提高电气系统的可靠性和耐用性，各设计师应在充分考虑环境因素的基础上，遵循适度、经济性和可持续发展原则，推广应用防腐措施，实现降耗目标。
参考文献
[1] 杨道武，等.接地网防腐工程中的阴极保护设计[J].电瓷避雷器，2004，（1）.
[2] 杨金夕.防雷接地及电气安全技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3] 朱雪波，李锐，杨元月.化工腐蚀环境电气设计防护选择[J].山西化工，1998，（4）.
腐蚀原因分析 篇4
1 氯碱企业中的主要腐蚀源
1.1 氯气
在氯碱化工生产中, 氯气是重要的生产原料, 同时对生产装置也具有较强的腐蚀性。如果在常温干燥的状态下, 对于金属的腐蚀性较低, 但是当温度升高时, 腐蚀性就会加剧。当湿氯气中的氯与水反应后就会形成具有较强腐蚀性的盐酸和次氯酸, 这种物质对很多的金属材料都会产生腐蚀作用, 比如碳钢、铝以及不锈钢等材质的生产装置。只有部分金属材料和非金属材料才具有对抗其腐蚀性的性能, 所以针对于电解质产生的湿氯气采取干燥措施除水有很大的必要性。
1.2 酸
盐酸是在生产氯碱的过程中所产生的附属产物, 而硫酸也是生产工艺中会使用的材料, 这两种酸对于生产装置以及管道都会产生严重的腐蚀, 所以要做好相应的防腐措施。
1.3 烧碱的腐蚀与防护
烧碱是氯碱生产的主要产品, 在锅式法固碱生产过程中, 烧碱溶液在浓缩的状态下会对设备造成严重的腐蚀。在存放烧碱的装置中, 可能会因为应力腐蚀的作用而导致设备开裂等破坏现象。所以对于烧碱经过的管路以及存放烧碱的装置, 要采取防腐措施, 以延长装置的使用寿命。
1.4 盐水
盐水与金属容易构成腐蚀电池使金属失去电子被溶解, 因而在设计选材时常采用非金属材料隔离层措施保护金属。
1.5 尾气腐蚀
氯碱生产主要以氯气、氯化氢气体、硫酸气及碱雾等尾气为主, 为防止其腐蚀设备、厂房、管架、管路、设备及厂房基础等, 目前多以涂料来加以保护, 更为重要的是在生产工艺中加以严格的控制, 从而有效控制和减少碱雾、酸气对土建及设备的腐蚀。
2 氯碱生产中常用设备的选材
2.1 氯气相关设备
氯气在不同的状态下对设备所产生的腐蚀性也不相同, 所以要根据氯碱生产过程中, 氯气在不同状态下所经过的设备, 有针对性的选择设备的材料来防腐。当氯气处于干燥的状态下且温度小于九十度, 生产设备可以采用碳钢材料, 在这个过程中, 氯气的温度和含水系数尤为重要, 一旦超出限度, 将会对设备造成严重的腐蚀。当氯气的温度和湿度都超出碳钢所能承受的极限值时, 就要使用钛金属作为设备的材料, 常温的状态下, 钛金属能够生成一层氧化膜, 具有较强的保护性。但是钛金属应对湿氯气的腐蚀也存在一定的范围, 在必要的情况下, 可以加入少量的贵金属以提高钛的耐腐蚀性。
2.2 盐酸相关设备
在合成盐酸装置中, 石墨材质的合成炉、换热器、吸收器已被广泛应用, 而盐酸贮槽可采用玻璃钢。不透性石墨对绝大多数腐蚀环境都有优良的耐蚀性, 包括沸点盐酸、稀硫酸、氢氟酸、有机溶剂等。只有强氧化性介质如硝酸、浓硫酸、溴和氟能破坏它。玻璃钢 (FRP) 的原材料分为增强材料和基体材料。增强材料为玻璃纤维或其织物, 是玻璃钢主要承载材料, 直接影响玻璃钢的强度和刚度。非金属材料有着较好的耐腐蚀性能, 但其使用会受介质、使用温度等限制。聚四氟乙烯 (PTFE) 具有非常优良的耐蚀、耐热性能, 除熔金属锂、钠、钾、三氟化氯、高温三氟化氧、高流速液氟外, 几乎可以抵抗所有化学介质, 使用温度为-200~260℃。
2.3 烧碱相关设备
在烧碱制备过程中, 锅式法固碱生产是主要的生产工艺, 大锅的材料一般为铸铁, 在烧碱生产的过程中, 需要使用明火对大锅进行加热, 而锅内碱的温度与锅底外壁的温度相差一倍以上, 在反复的温度变化过程中, 加之浓碱的腐蚀, 会对大锅造成腐蚀开裂。为了提高大锅的使用寿命, 在碱液电解的过程中, 尽量控制氯酸盐的生成, 以减少对大锅造成的腐蚀。在点火之前, 先向锅内加入少量的硝酸钠, 在锅内的表面形成一层氧化膜, 提高耐腐性。在进入熬碱锅之前, 先对碱液进行预热, 待达到140~150℃后, 再放入锅内。在熬制完成后, 使用热碱溶解后, 再用热水将锅洗净, 防止锅底温度出现剧烈变化。对于锅底受热不均的现象, 可以改善炉膛的结构, 并且定期的转锅, 减少偏烧和受热不均的几率。
3 采用的防腐蚀措施
3.1 电解车间
重饱和盐水预热器是腐蚀问题严重的设备, 其腐蚀主要是电化学腐蚀。若采用碳钢管道列管换热器, 不到半年, 列管就发生泄漏。紫铜管列管式换热器的使用寿命可提高到1年半以上, 并且只在法兰的密封面泄漏。电解盐水管、淡碱管的选材盐水管、淡碱管使用硬聚氯乙烯 (PVC) 管, 由于盐水在80℃以上, 淡碱在90℃以上, 使得耐温只有65℃的硬聚氯乙烯管发生变形。更换为钢衬聚丙烯管道后, 寿命可达8年以上。
3.2 盐酸车间
合成盐酸系统氯化氢气体及其液体的输送管道, 大多是硬聚氯乙烯管 (PVC) , 因其耐温只有65℃, 时间一长, 易变形而影响盐酸生产。改用钢衬聚丙烯管, 可解决了这一问题, 从而确保合成盐酸的安全生产。盐酸是强腐蚀剂, 因此, 氯碱厂盐酸车间的储罐、计量罐、喷射吸收水罐, 均采用碳钢体内衬橡胶的防腐设备, 使用时间达20年以上。
3.3 蒸发车间
碳钢等材质的浓碱冷却罐易发生应力腐蚀开裂, 可采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材质替代。
结束语
在氯碱生产的过程中, 所使用的原材料以及生产过程中产生的附属物质, 都具有较强的腐蚀性, 对生产装置会造成不同程度的腐蚀, 缩短了设备的使用寿命, 严重威胁到生产安全。所以为了降低腐蚀性, 要根据腐蚀物质的性质以及其所经历的生产工艺, 在生产设备方面要有针对性的选择防腐材料, 并且不断的优化生产工艺, 降低腐蚀性, 提高生产过程的安全性。
摘要：氯碱生产企业是我国重要的化工生产企业, 在促进工业经济发展方面起到了重要的作用。氯碱在生产的过程中具有较强的腐蚀性, 所以对于使用的机械设备以及生产工艺要做好充足的防护措施, 为生产的安全运行提供有利的条件。文章对于氯碱生产中常见的腐蚀源进行了分析, 然后提出了防腐措施, 对于提高氯碱生产企业的安全性具有重要的意义。
关键词：氯碱,腐蚀,材料
参考文献
[1]逯军正, 何冠平, 王庆.氯碱工业中的腐蚀与防护[J].中国氯碱, 2010, 3, 25.
[2]陈燕鹏, 董振国.氯碱生产中的腐蚀及常用防腐蚀措施[J].全面腐蚀控制, 2010, 3, 28.
腐蚀原因分析 篇5
3.1 合理选择材料
合理选择材料是化工设备防腐蚀管理的基础和前提。在合理选择材料的过程中，工作人员应当清晰防腐材料的正确选择与否将会直接关系设备的使用寿命和安全性。因此这意味着工作人员在进行化工设备防腐工作时应当注重考虑容器的选材。工作人员应当充分考虑容器接触介质的性质与特点，对容器内温度、压力等因素进行详细计算，制定最合适的容器结构，并将材料的加工、投资成本考虑进去。另外，在合理选择材料的过程中，工作人员应当注重采用不锈钢、橡胶、玻璃钢、聚四氟烯、瓷砖、搪玻璃作为衬里材料，从而能够在此基础上促进化工设备防腐蚀管理水平的有效提升。
3.2 优化结构设计
优化结构设计对于化工设备防腐蚀管理的重要性是不言而喻的。在优化结构设计的过程中，工作人员应当注重有效避免局部应力集中问题的出现而造成容器出现缝隙或局部物料出现滞留等问题的出现，进而引发局部应力和热应力降低。除此之外，在优化结构设计的过程中，工作人员应当注重针对缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等局部腐蚀情况来对于结构设计进行持续的改良。另外，在优化结构设计的过程中，工作人员应当注重充分保证设备零部件的外形简单、完整，另一方面最好采用双面对接焊的方式来对设备中封头及接管与筒体来进行焊接，从而能够在此基础上促进化工设备防腐蚀管理效率的持续提升。
3.3 提升保护层提升
保护层是化工设备防腐蚀管理的核心内容之一。在提升保护层的过程中，工作人员可以通过在金属表面覆盖足够紧密的保护表层来更好地保证主体金属在介质中能够保持问题，并且在最大限度上尽可能的减少金属的腐蚀。除此之外，在提升保护层的过程中工作人员应当注重采用不同的方式，从而能够通过其作用在金属与介质隔离开来，来确保防腐工作的有效性。另外，在提升保护层的过程中，应当注重保护阴极的主体金属不受破坏，最终能够在此基础上促进化工设备防腐蚀管理可靠性的不断进步。
3.4 进行综合防腐
进行综合防腐是化工设备防腐蚀管理的重中之重。在进行综合防腐的过程中，化工企业应当注重设备防腐工作，不断引入先进的科学技术，并增强人才储备。在进行综合防腐的过程中，工作人员需要重视化工设备的防腐工作，结合实际情况活用防腐技术与防腐材料，使其能够作用最大化。除此之外，在进行综合防腐的过程中，当进行具体的防腐管理时，化工企业的工作人员还要注重结构设计与涂层材料的应用，确保化工设备安全、稳定、长久的运行。化工企业应当做好生产中所有环节的控制作用，将设备防腐工作摆在重要位置，达到防腐目的。最终，能够在此基础上促进化工设备防腐蚀管理精细化的日益进步。
4 结语
胶合木板腐蚀作用因分析和防治 篇6
板作为结构中的受力重要构件在大跨桥梁﹑工业和民用建筑中应用十分广泛，尤其在钢筋混凝土框架结构中，双向板经常作为重要课题得到国内外众多学者关注。近年来，胶合木结构由于其自身强度高﹑施工简便﹑绿色环保﹑造型美观的特点在欧美国家得到广泛应用，由于木材属于易受环境等作用腐蚀的各向异性材料，国内关于胶合木结构的研究和发展仍在起步阶段，关于胶合木板的腐蚀作用的研究更是少之又少。因此，研究胶合木板的腐蚀作用因素和机理，将加快推动我国现代胶合木结构发展，实现绿色材料应用的推广，构建环境友好型和节约型社会。
本文通过选取东北落叶松为原料，胶黏剂选为间苯二酚甲醛树脂，通过对国外关于木材受侵蚀作用的因素和机理的总结归纳，分析胶合木双向板腐蚀作用因素和机理，归纳和比较胶合木板腐蚀作用的检测与防治措施和问题。
木材腐蚀作用因素和机理
1.水分
木材中的水分在腐蚀作用中发挥了很多作用，对于真菌来说，水分为它提供了产生腐化木结构所需酶的媒介。当水分浸入木材的时候，微分子结构会发生膨胀直至达到其纤维饱和度（大约木材含水量的30%）。在这一点上，大量的自由水进入木材细胞空间，然后大量的真菌开始侵蚀木材。水分的大量膨胀是为了给真菌酶提供进入木材细胞的渠道，加快了腐蚀的速度。
2.温度
大多数有机物会在一个适宜的温度下繁殖，这个适宜温度的变化范围是21摄氏度-29摄氏度；然而，它们可以在一个更大的温度变化幅度范围中生存。在低于0摄氏度时，大多数有机物的新陈代谢速率减缓，或者它们产生一种抵抗物质帮助它们度过不利于它们生存的时期。当温度上升超过冰点时，它们会再次侵蚀木材内部，虽然有一些物种有着极强的耐高温能力以至于在39摄氏度时仍然能够繁殖，但是但温度上升到32摄氏度时，侵蚀作用的速率迅速下降，当温度上升超过32摄氏度时，有机物的成长速率会下降。大多数有机物在这一温度条件下都会死亡，同时，大家普遍认为木材暴露在66摄氏度的温度条件下达到75分钟以后，木材内所有的腐蚀性真菌都会被消灭。
在木结构桥梁的相关文本中，温度是不可控制的因素，但是监测者应该意识到在生物作用更强的温室环境中，腐蚀作用会变得更加严重。这个因素已经与降雨量结合被应用于发展建立气候的索引和参考，通过对温度和降雨量的分析和描述来建立一个地区的木结构腐蚀作用的参考。虽然这种索引和参考并没有考虑不同地区天气模式的一些变化，但是它确实为评估和防护木材腐蚀作用提供了相对有价值的参考。
3.真菌
真菌是一种简单的，似植物的有机生物。它损害和利用木材是由于木材是它们的食物来源。在显微镜的观察下，它们像网络一样在木材细胞间游走，丝状般的菌丝体直接从木材内部长出或者直接穿透木材细胞壁（图1）。当菌丝体伸长时，会产生能够腐化细胞膜，木质素的酶然后将腐化的物质进行消化。一旦真菌从木材中获取足够的能量，它们会产生一种有性或者无性可结果的形体然后传播可以入侵其他树木的胚种。结出果实的形体产生大量菌丝体，这些菌丝体不断生长和繁殖最终产生数百万计的胚种（图2）。这些胚种通过风，昆虫以及广阔大地上其他一切媒介广泛传播。最终导致大量木材在温度，水分适宜真菌生存的情况下饱受真菌侵蚀。
虽然真菌侵蚀作用在历史上有过记载，但是直到1878年R.Harting才准确描述了真菌菌丝体与木材腐化作用的关系。甚至到今天，我们持续发现新的真菌物种以及研究寄生在木材表面的真菌物种关系。尽管有数以百计的真菌物种，侵蚀木材的真菌物种可以被分为三类：霉菌，染色真菌，腐真菌。它们在很多方面很相似，但在对木材的侵蚀作用上有着本质的不同。
4.昆虫
昆虫是地球上最普遍的物种之一，并且毫无意外地，大量的种类拥有发达的能力来利用木材作为庇护和食物。26种昆虫中，就有6种能造成木材的损害。白蚁（白蚁目），甲壳虫（甲虫类），蜜蜂，黄蜂，蚂蚁（膜翅目）等是引起木材的虫类损害的首要因素。昆虫的侵袭通常是木材上明显的通道和虫洞，这些虫洞常常充满了木粉和蛀屑（昆虫排泄物）。粉末的排放，大量的木粉和蛀屑在木材外部也是另一种侵袭的迹象。此外，昆虫在木材结构各部分的移动也带来了能更深层侵袭木材污染和腐败的菌类。一种昆虫甚至携带了一种能令坚硬的松树腐败的菌类。
检测和预防侵蚀作用的方法
检测桥梁腐朽的方法被分为两种：分别是外部腐朽和内部腐朽。这两种情况中，具体的方法和工具针对某一情况的损伤契合，并且它们的有效性取决于建筑的类别。尽管在工作中多种多样的检测方法可以使用，但是实际中，检查者只使用其中一小部分工具。这些方法和工具常常意味着预算、预先的经验和所遭遇到的各种问题。
1.探查
探查用到了适度的指示工具，例如锥子和刀。探查的渗透指明了木材表面腐朽引起的过软和缺乏抵抗力。尽管探查只是一个简单的检查方法，分析它的结果需要经验。我们必须很小心的区分腐朽和在某种程度下比干木更软的水软木。有时同样十分难评估软木的损伤比如红刺柏。
2.取样检测
取样测试是测试表面腐朽程度最简单，最广泛的使用方法。鹤嘴锄、锥子和螺丝刀用来刺入木材一小段距离采集它的碎片。（图13-23）木材的碎片用来检测并确定碎片是腐朽还是完好的。完好的木材有纤维结构和纹路的碎片。腐朽的木材沿着纹路突然断裂并出现小的碎片。一些研究显示取样测试对于表面腐朽的检测是十分可靠的。唯一的缺点是在每一次测试中要取得一大块木头。
3.无损检测
像取样检测一样，无损检测同样适用于表面损伤检测。无损检测仪是一种弹簧针装置，它把坚硬的钢针压在木头上。（图13-24）穿刺的深度作为腐朽程度的测量。无损检测在若软腐病菌横行的欧洲应用广泛。他同样用来通过3种改良系统测试木材准确的重力。当木材的表面损伤无法确定，无损检测法能够提供一个准确的评估报告，提供包括湿润度和木材树种测试的统一修正。
4.内部损伤检测
与外部损伤检测不同的是，内部损伤检测更加难以定位，因为它并没有视觉上存在的迹象。众多复杂性强的方法和工具被发明出来检测内部损伤，通过锤子在表面的击打收集复杂的声音和射线进行评估。此外，例如湿度计，可以帮助检查者确定符合内部腐朽条件的区域。
防治措施
1.湿度控制
湿度控制是减少木板腐烂危险最经济、简单的一种方法。它可以作为一种有效的和实际的维修技术，以延长许多现有的桥梁的使用寿命。当外界湿度降低时，木结构构件内部含水量会蒸发导致含水量低于大多数真菌和昆虫生长和存活所需的含水量（大约25%）。湿度控制是用于保护许多未经处理的木材建成的廊桥建筑的唯一方法。湿度控制涉及常识上的确定区域上可见浸润或高含水量，定位水源并采取纠正措施以清除源头。例如，靠近道路的水流可以改变排水沟布局让水远离桥梁而不是让水从桥面上流过。清除桥面表面、排水沟和其他水平部分的泥土和杂物也能减少结构捕获水分并能改善空气流通。一种最有效的湿度控制的途径是限制或阻止水通过桥面。不透水的面板能够保护重要的结构构件并在本质上减少了潜在的腐变。胶合层木或应力层面板提供最好的保护因为他们放置能形成一个密封面。出现胶合木层或应力层对接接头漏水可用水泥沥青铺面替代。
2.现场防腐处理
现场防腐处理包括在现有结构中应用防腐化学品预防或抑制腐烂。常用的有两种处理方法是：表面防护和熏蒸剂。表面防护应用于预防表层木材的腐烂，而熏蒸剂应用于防止木材内部腐烂。现场处理是延长木桥使用年限的一种安全、有效和经济的方法。因为这些方法在多年的实践中取得很好的效果，许多技术和修复办法飞快发展并应用于铁路或公共场所。大量的木桥都是使用现场处理的方法，其使用年限延长20年以上。
3.构件强化
构件强化包括增加材料强度或加强现有构件。附加构件通常是木材或钢板用螺栓连接，用于增强有效截面并因此提高承载能力。两种广泛使用的构件强化方法是绞接和叠接。尽管这两者之间的区别相当模糊，但是通常情况下，绞接适用于连接和加强已确定的位置，而这一位置由于裂缝、劈裂或其他缺陷会发生应力转移。叠接更频繁的是与加强现有承载力不足的构件联系在一起的，并涉及增加加强件覆盖在原来构件上，加强件长度甚至超过原来构件长度。在这两种情形中，为确保构件承载力的修复和核实应力的分布需要进行彻底的结构分析。木纹必须避免引进偏心荷载或垂直张力的情形。当用绞接时，为了更均匀地把荷载分配给拼接板建议将有缺陷的部件完全通过原来的构件。
环氧树脂修补
环氧树脂由基本树脂和树脂固化剂组成，混合在一起是液体或凝胶（泥）形式。混合时，环氧化合物硬化形成固体，这种耐用材料在最清洁的表面可提供高强度的附着力。20世纪50年代，环氧树脂由油漆和航空工业最初开发；20世纪60年代被广泛用于修补混凝土裂缝。1976年，埃文特第一次提出了环氧树脂用于修理木材的研究报告。自那时以来，用环氧树脂维修木质构件在制定设计标准和评估其有效性方面已有了相关的研究工作。虽然那时还没有条文或设计标准规范或允许应力的出现，但环氧树脂修补技术已成功的应用于木桥（大约从20世纪60年代初开始）。
在结构和半结构中，环氧树脂在木材修补中用作粘合剂（黏合剂）或/水泥浆（填充物）。它通常采用压力注入，但也可以作为凝胶或油灰手动应用。当环氧树脂作为一个粘合剂，以提供在干燥位置的结构修补构件之间的剪切阻力是最有效的。对于半结构修补，它用于填充空隙或维修轴承表面，埃文特介绍了结构（A类型）和半结构（B类型）环氧树脂修补的六种基本类型。列举如下：
类型A-1 桁架节点处的分裂构件和裂纹的环氧树脂注入。
类型A-2 腐木的环氧树脂注入和加固。
类型A-3 断裂件的拼接和环氧树脂注入。
类型A-4 分层梁环氧注入。
类型B-1 纵向裂缝的环氧树脂注入和在桁架构件中的劈裂。
类型B-2 用环氧树脂胶修补轴承表面。
关于桥梁的应用，环氧树脂修补可分为灌浆、插接和桩修复。
结语
现代木结构构件具有强度高﹑自重轻﹑绿色环保等优点。我国古代木结构闻名中外，但是现代木结构的研究与发展仍处在起步阶段，因此对胶合木构件尤其是胶合木板的研究深入是十分必要的。
本文以国产东北落叶松为原料制造的胶合木板为例，分析和归纳了木板腐蚀作用因素和机理，总结了对于侵蚀作用的检测和防治办法，证明了在实际工程中胶合木板的腐蚀作用防治是有效的，并为现代木结构在国内的发展﹑推广及应用打下了一定基础。
复合钢管焊缝腐蚀穿孔原因分析 篇7
关键词：钢管,腐蚀穿孔,焊接工艺,点蚀
1 事故概况
某油井日产液量241t,产油133t,产水107t,产气29.9万m 3。该井管线上使用了复合钢管(114mm×12mm的20G+内衬2mm的316L)。与复合钢管连接的绝缘法兰为316L不锈钢,采用氩弧焊工艺将复合钢管的不锈钢部分与法兰焊接起来。2008年9月20日检修时在管线上加了绝缘法兰,但当时在焊接时有2个法兰没有采用氩弧焊,只是手工电弧焊。2009年8月15日,其中一个靠近上游的法兰焊缝处发生了腐蚀穿孔,穿孔路径是由内向外。
2 穿孔原因分析
2.1 宏观形貌分析
复合钢管与不锈钢法兰焊缝腐蚀穿孔处的管段实物如图1所示。
腐蚀发生在复合钢管内层与不锈钢法兰的焊缝处及附近,形成了许多腐蚀坑和孔洞。将该管段的腐蚀穿孔处切下,并在其对面相应位置取未发生腐蚀穿孔处进行比较。从切下的复合钢管横剖面上观察不锈钢内层厚度没有变化,而外层的20G钢管壁厚发生明显的腐蚀减薄。将复合钢管与不锈钢法兰焊缝腐蚀穿孔处切分为4个分析样品,用于各项理化分析(见图2)。在20G钢管壁上有许多腐蚀产物锈并形成腐蚀坑见图在复合钢管内层与不锈钢法兰焊缝处产生了腐蚀坑和孔洞。
2.2 金相分析
分别取复合钢管与不锈钢法兰焊缝的腐蚀穿孔处(3号样块)和完好处(6号样块)作为金相样品,经预磨、抛光后,复合钢管的20G部分用4%硝酸酒精溶液腐刻,不锈钢与焊缝及法兰部分用10%草酸溶液电解腐刻,在光学显微镜下观察。
3号样块表面在焊缝处有腐蚀坑,腐蚀坑内生成大量树根状裂纹并向法兰和焊缝扩展,复合钢管中的20G外管内侧已经被腐蚀掉很大部分;腐蚀先在焊缝处形成腐蚀坑,由坑底生成的大量树根状裂纹以穿晶形式在焊缝和法兰中扩展(见图4、图5);从裂纹的形貌可以确定为不锈钢的应力腐蚀开裂。复合钢管中的316L内管上未发现明显地应力腐蚀裂纹,但有点蚀坑存在(图略)。
6号样块在焊缝处未见明显的腐蚀,焊缝与法兰、复合钢管的20G外管、316L内管的焊接熔合结合处良好,但在复合钢管的内、外管与焊缝的焊合处的焊缝处有裂纹存在;复合钢管的20G外管的金相组织为热轧状态的铁素体加珠光体,在与焊缝接合处有过热的魏氏组织存在;法兰为固溶态的奥氏体组织;复合钢管的316L内管的金相组织为变形态的奥氏体组织;在复合钢管的316L内管和焊缝内壁有点蚀坑存在(图略)。
2.3 化学成分分析
由于复合钢管焊缝处是由多种材料焊接在一起,该处除各自的金相组织不同外,其各自成分也会有所不同,这对其耐腐蚀性能会有一定的影响。借助扫描电镜能谱仪可以定性(半定量)地确定各部分材料的成分差异。分析结果表明,复合钢管的内管和法兰为Cr-Ni-Mo奥氏体不锈钢;内、外焊缝为Cr-Ni奥氏体不锈钢,不含有Mo,元素成分能谱分析如表1所示。
2.4 扫描电镜分析
借助扫描电镜对复合钢管焊缝腐蚀坑处进行微观形貌和元素成分能谱分析。
2～5号样块不同部位焊缝腐蚀形貌如图6所示(图略)。在焊缝腐蚀坑处有很多的腐蚀产物,在4a区域存在着泥状花样的形貌,这是不锈钢应力腐蚀开裂的典型特征;5号样块为复合钢管外层
钢管的内壁由于腐蚀的作用管壁减薄形成了腐蚀坑(图略)。元素成分能谱分析的结果表明,2～5号样块不同部位焊缝处O、Cl等元素的含量较高,2号样块2c处圆形球状物为金属物体。
2.5 焊缝腐蚀实验
为比较316L不锈钢采用氩气保护焊和普通手工电弧焊后焊缝在油田井下介质中的腐蚀行为,进行了实验室试验。
氩气保护焊和手工电弧焊试验样品形貌如图7所示。
腐蚀试验的水样成分如表2所示。将配置好的水样通氮气2h后,密封待用。
试验结果如表3所示,从焊缝样品腐蚀试验结果可知,采用氩气保护焊的试片腐蚀失重小于采用普通手工电弧焊,尤其是在气相环境下。
g/L
3分析及讨论
通过对复合钢管焊缝处的腐蚀形貌、金相组织及裂纹形态、复合钢管与法兰及焊缝成分、腐蚀穿孔处微观形貌及元素成分能谱分析以及对316L不锈钢采用两种不同焊接工艺的焊缝在模拟井下环境的腐蚀试验等理化检验,确认复合钢管焊缝处发生的腐蚀类型为点腐蚀和应力腐蚀,主要影响因素是焊缝处的材料及组织,油管内腐蚀性介质(Cl-)的含量,焊缝处的应力状态。
(1)复合钢管焊缝处相当于多种材料连接在一起,并具有各自不同的显微组织,从而具有不同的耐腐蚀性能。复合钢管的内层和法兰为316L不锈钢,为Cr-Ni-Mo系列,金相组织为单一固溶态奥氏体组织;而焊缝的不锈钢为Cr-Ni系列,金相组织为铸态奥氏体组织。从对Cl-耐蚀性来说,不含钼的不锈钢材料虽然表面具有较致密的氧化膜但在Cl-的作用下很容易发生坑点腐蚀,继而诱导应力腐蚀。在不锈钢材料中,加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好,Mo含量添加的越多,耐坑点腐蚀的性能越好。而点腐蚀是诱发应力腐蚀的起源,当钢中的Mo含量≥3%时,就能达到充分阻止Cl-向材料基体渗透的作用。316L不锈钢中的Mo含量在2.00%～3.00%,因此它还会发生点腐蚀和应力腐蚀,而且铸态的奥氏体组织也比单一固溶态奥氏体组织耐腐蚀性差。同时,不锈钢在焊接过程中如处理不当,往往会产生气孔、咬肉、焊瘤、夹渣、飞溅、凹陷,未焊透、未熔合及微裂纹等缺陷。由于在焊缝及熔合线造成狭小的缝隙,腐蚀介质渗入会形成浓差电池,造成点蚀或缝蚀,甚至穿孔。当在焊接时如得不到惰性气体或溶渣的有效保护,焊缝氧化会显著地降低耐蚀性。焊缝表面上形成氧化铬鳞皮,则在其下底会形成贫铬层,增加了点蚀与晶间腐蚀的敏感性。
复合钢管焊缝处的腐蚀穿孔正是首先在复合钢管内层与法兰焊接的内焊缝表面发生点腐蚀,然后由点腐蚀坑产生穿晶应力腐蚀裂纹在焊缝中扩展并沿伸至法兰的基体中。穿晶应力腐蚀裂纹在焊缝中形成网状分布,比在法兰中程度重得多。
(2)复合钢管管内接触的油气中含有很高的Cl-,会对管内金属产生腐蚀作用。任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物,如硫化物、氧化物等,这些在材料表面的非金属化合物,在Cl-的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀形态。而一旦形成坑点以后,由于闭塞电池的作用,坑外的Cl-将向坑内迁移,而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移,从而形成电化学腐蚀。由于Cl的原子半径非常小,金属当中的任何非金属夹杂物以及焊接缺陷都将成为Cl-渗透的腐蚀源头。而且Cr-Ni系列不锈钢本身对Cl-点腐蚀和应力腐蚀相当敏感,即使是Cr-Ni-Mo系列不锈钢也不能完全抵抗得了Cl-点腐蚀和应力腐蚀[1,2,3]。
(3)焊接过程不可避免地会产生残余应力,所以对于焊接构件来讲,即使无载放置、只要存在适当的腐蚀介质,就可能产生应力腐蚀裂纹。焊接过程产生的残余应力十分复杂受到许多因素的影响,例如钢材的热物理性质,构件的形状尺寸、温度分布以及焊接的施工条件等[4]。
复合钢管通常的焊接工艺为:先用氩弧焊完成不锈钢内衬间即复层的对接焊,然后再焊接过渡层使内外管熔为一体,最后进行外层管即基层的对接焊。失效的复合钢管的焊接是将复合钢管与不锈钢法兰连接起来,用的是手工电弧焊而没有用氩弧焊,因此焊缝的质量会不及氩弧焊,产生的焊接应力也会大些。
因此,总体来说复合钢管焊缝处的腐蚀穿孔过程是这样进行的:因油管内油气中含有的氯离子腐蚀作用在复合钢管内管与法兰连接的焊缝处产生点腐蚀坑,逐渐加深到一定程度后,造成焊缝与复合钢管内管焊接处穿孔,使得管内的腐蚀介质可以进入到复合钢管的内、外层之间,该处形成了一个电偶腐蚀环境,复合钢管外层20G钢的管壁被迅速腐蚀而穿孔,最终造成复合钢管的整体穿孔而失效;同时在焊缝处产生的由氯离子腐蚀作用所形成的点腐蚀坑又成为应力腐蚀的源头,产生大量的树根状裂纹向焊缝和法兰的基体扩展。
4结论
复合钢管焊缝处的腐蚀穿孔是由于复合钢管内管与法兰焊缝处发生点腐蚀和应力腐蚀造成的。点腐蚀和应力腐蚀的发生和发展主要与焊接工艺、焊缝质量、焊缝材料、焊接应力和环境介质(氯离子含量等因素有关
参考文献
[1]吴剑.不锈钢的腐蚀破坏与防蚀技术[J].腐蚀与防护1997,18:8-42.
[2]董允,林晓娉,姜晓霞.铬、钼对不锈钢腐蚀与腐蚀磨损性能的影响[J].机械工程材料,1997,21(6):29-31.
[3]王明德.不锈钢和合金的点腐蚀及缝隙腐蚀功能材料[J].功能材料,1981,(4):3-19.
沸腾炉炉体腐蚀损坏原因分析 篇8
关键词：沸腾炉,腐蚀,砌筑,油漆工艺
0 引言
沸腾炉是硫铁矿制酸装置的关键设备, 通过采用固体流态化技术高温焙烧硫铁矿来产生二氧化硫气体, 用于制造硫酸液体。炉体一般由钢制外壳内衬耐火材料、中间设置隔热层构成。沸腾炉长期在高温、腐蚀环境下工作, 建造过程中若存在质量缺陷, 容易出现砖缝开裂, 炉体钢壳腐蚀等状况, 导致SO2气体泄露, 不仅会腐蚀损坏设备、给企业带来损失, 还会对环境造成污染。
沸腾炉炉顶承受自重同时还需要承受应力荷载。作为沸腾炉中最薄弱的关键部位, 它的质量对于沸腾炉的使用寿命十分重要, 起着维护结构安全的功能, 因此在砌筑施工时应特别注意[1]。
1 沸腾炉炉体腐蚀损坏
2011年9月, 建造在山区野外的某企业“硫铁铁矿矿制制1122万万吨吨//年年硫硫酸酸装装置置””项项目目安安装装调调试试完完成成, , 沸腾炉开始投入使用, 但设备从投产开始一直故障不断, 到2013年底, 该沸腾炉已经无法使用, 炉体钢壳外层油漆剥落损坏程度严重, 尤其是炉顶钢壳部分, 已经严重锈蚀破损。沸腾炉外观如图1所示。
2 沸腾炉炉体勘探
2.1 沸腾炉炉顶腐蚀破坏状况
对沸腾炉炉顶的勘验检查发现, 炉顶锈蚀非常严重, 腐蚀位置遍布整个炉顶, 大面积的钢板已被腐蚀穿透, 雨水可进入。从侧面观察, 炉顶钢壳边沿由于变形导致严重翘起。炉顶钢壳一些锈蚀破损部位已由企业自行用钢板焊补或修补材料填补, 形成了许多“补丁”, 有的补丁又再次破裂。沸腾炉炉顶钢壳腐蚀损坏状况如图2所示。
对沸腾炉炉顶结构尺寸及钢壳腐蚀破损状况进行测量统计, 伞形炉壳顶部半径为4 350 mm, 斜度为17°, 炉顶腐蚀范围面积超过0.02 m2的有30多处, 最大腐蚀面积约为2.6 m2, 总腐蚀面积超过16.3 m2, 约占炉顶总面积27%。炉顶钢壳的腐蚀破损点分布呈无规则的不均匀状态, 许多地方腐蚀后破损后露出了内部的保温层。
2.2 沸腾炉炉顶耐火砖砌筑状况
在鉴定人员的监督下, 企业人员把炉顶的钢板切割开一个大小约为1 400 mm×1 200 mm的口, 将钢板下面的保温材料取出。沸腾炉炉顶耐火砖和隔热层的砌筑状况如图3所示。
通过对炉顶切割开部位的耐火砖和隔热层的砌筑状况进行勘验检查发现, 部分耐火砖灰缝宽度尺寸过大, 且存在多处砖缝不饱满现象, 甚至还出现空隙。另外, 耐火砖的砌筑也出现重缝问题。随机测量耐火砖灰缝宽度, 获取部分耐火砖的灰缝宽度尺寸如表1所示。
经测量鉴定, 耐火砖砌筑的灰缝宽度尺寸大小不一, 灰缝宽度过大, 尤其是环缝的宽度, 有的甚至超过了16 mm。
2.3 沸腾炉炉顶保温层状况
炉顶的保温层包含多种材料, 经测量, 其厚度范围在280~350 mm。部分保温材料已被严重腐蚀, 可以看到石棉被腐蚀后, 生成体积较大的固体块状物。同时钢壳内部腐蚀严重, 被腐蚀变薄的钢壳在受到固体块状物变性膨胀的挤压应力后存在变形现象。保温层腐蚀状况如图4所示。
2.4 沸腾炉炉体钢壳腐蚀状况
从炉体外观勘验, 沸腾炉表面金属层锈蚀严重, 大部分油漆剥落, 并有大量液体流痕从炉体顶部一直延伸至炉侧的底层, 腐蚀状况非常严重。
针对该状况, 鉴定组在设备生产运行状态下使用红外线测温仪检测沸腾炉炉体钢壳外壁的温度, 数据显示温度普遍在120℃以上, 测得的最高温度为152℃。
另外, 鉴定组还对炉体钢壳外壁的油漆工艺进行检查。由于炉体钢壳腐蚀严重, 只能在炉体外壳找到两处漆层比较完好的部位, 对该两处油漆涂层进行测厚, 所测部位油漆厚度范围在45~75μm之间。
3 原因分析说明
3.1 沸腾炉炉顶砌筑问题
焙烧硫铁矿时产生的炉气含有SO2、少量SO3和水汽。砖缝一旦开裂, 炉气就会透过砖缝与炉体钢壳内壁接触, 长期处在这样的环境中, 炉气会冷凝成稀硫酸进而腐蚀炉体钢壳内壁[2]。针对沸腾炉炉顶严重腐蚀损坏问题, 分析勘探测量数据发现炉顶耐火砖的砌筑存在以下几方面问题:
(1) 耐火砖灰缝宽度过大。沸腾炉砌筑时, 耐火砖灰缝需要用耐火泥浆填满。灰缝虽用耐火泥浆填充, 但耐火泥浆密度和强度均比制品耐火砖差, 在使用过程中容易被侵蚀。灰缝是砌体的薄弱环节, 因此需要使耐火砖灰缝尽量小。表1中沸腾炉炉顶耐火砖灰缝宽度的所有测量值均大于2mm。不符合国家标准GB 50211-2004《工业炉砌筑工程施工及验收规范》3.2.2中规定的“一般工业炉拱顶砌体砖缝的宽度不大于2mm”的要求。灰缝宽度过大会对炉体的气密性造成影响, 灰缝在耐火泥浆干缩时会产生裂缝, 导致耐火泥浆剥落。此外, 灰缝宽度过大会减小砌体的强度, 砌体热胀冷缩时更容易使砖体或灰缝产生裂缝, 此时SO2和SO3气体容易通过裂缝进入保温层, 腐蚀保温层及壳体。
(2) 耐火砖灰缝不饱满。经勘验, 炉顶耐火砖的砌筑出现多处灰缝不饱满问题。部分灰缝不符合国家标准GB 50211-2004《工业炉砌筑工程施工及验收规范》3.2.11中规定的“湿砌砌体的所有砖缝中, 泥浆应饱满, 其表面应勾缝”的要求和行业标准HG/T 20661-1999《硫酸沸腾炉砌筑技术条件》4.3.13中规定的“泥浆饱满密实, 厚度均匀, 灰缝饱满度不得低于90%”的要求。灰缝不饱满容易产生裂缝, 造成SO2和SO3气体泄露。
(3) 炉顶耐火砖砌筑重缝问题。砌筑沸腾炉炉顶时, 耐火砖应错开砖缝。砖体错缝砌筑能使砌体在径向承受更大的剪切力, 有利于提高砌体的牢固性和安全性。重缝同样会导致砌体容易产生裂缝, 降低砌体的整体结构强度, 因此炉顶耐火砖的砌筑要避免重缝。按照行业标准HG/T 20661-1999《硫酸沸腾炉砌筑技术条件》4.4.6中规定的炉顶各环炉衬径向灰缝应符合“各环间径向错缝距离不得小于15 mm”、“相邻两环间不允许有三处重缝”和“不允许三环在同一位置同时出现重缝”的要求。对炉顶的砖缝进行抽查发现, 相邻两环的耐火砖出现三处重逢现象, 还存在三环耐火砖在同一位置同时出现重缝的现象。因此, 炉顶耐火砖砌筑重缝问题也是造成炉顶钢壳腐蚀破损的原因之一。
3.2 炉体钢壳“油漆”工程问题
该沸腾炉建造在山区野外, 昼夜温差大, 容易出现露水, 空气湿度也较高。炉体内透过砖缝泄露出的SO2和SO3气体很容易与露水或大气中的水和氧气反应生成稀硫酸, 形成强腐蚀性的恶劣工作环境。
根据国家化工行业标准HG/T 4077-2009《防腐蚀涂层涂装技术规范》表2规定, 在强腐蚀性环境下, 防腐蚀涂层厚度应≥200μm, 而在现场所测沸腾炉炉体钢壳外壁防锈油漆涂覆过薄, 涂层厚度远远未能达到标准规定的200μm要求;另外, 沸腾炉在焙烧过程的高温作用下, 由于沸腾炉的保温情况较差, 炉外壁152℃的高温会使防腐蚀层加速老化, 在山间风吹、日晒、雨淋的恶劣环境下, 会使原来就存在质量缺陷的沸腾炉炉体钢壳的防腐蚀涂层的很快就老化破损脱落, 使得炉体外表钢壳的金属完全暴露在稀硫酸的强腐蚀环境中。
综上所述, 由于沸腾炉炉顶耐火砖存在灰缝宽度过大、不饱满和重逢等质量缺陷, 导致炉中的SO2和SO3气体泄露, 与山区野外的露水或大气中的水和氧气反应生成稀硫酸, 腐蚀了因防锈油漆涂覆过薄的炉体钢壳, 造成沸腾炉炉体严重腐蚀损坏。
4 几点建议
针对该企业沸腾炉出现的问题, 为延缓沸腾炉炉壳腐蚀损坏提出以下几点建议。
(1) 沸腾炉炉顶耐火砖的砌筑灰缝宽度应不超过2 mm, 以避免耐火泥受热收缩产生的张力破坏[3]。灰缝泥浆应饱满, 灰缝宽度均匀, 灰缝饱满度不得低于90%。
(2) 沸腾炉炉顶耐火砖的砌筑应避免重缝, 有利于提高砌体牢固性及气密性。
(3) 炉壳外层的油漆工程应按照标准规定, 根据腐蚀环境和使用温度, 选择合适的底漆、面漆防腐蚀涂料, 涂漆过程中应严格控制每道漆层的厚度。在强腐蚀性环境下, 防腐蚀涂层厚度应≥200μm。
(4) 炉体的砌筑需要考虑保温效果, 避免沸腾炉钢壳外壁温度过高导致钢壳防腐蚀涂层的老化破损速度加快。
参考文献
[1]张志贤, 喻贞仁.工业炉砌筑施工操作技术[M].北京:冶金工业出版社, 2008.
[2]徐邦学.硫酸生产工艺流程与设备安装施工技术及质量检验检测标准实用手册[M].南宁:广西电子音像出版社, 2004.
海洋平台腐蚀机理分析 篇9
1大气腐蚀及保温层下腐蚀
1.1 腐蚀机理
1.1.1 大气腐蚀。
大气环境下的腐蚀主要表现为锈蚀。影响锈蚀速度的因素有:环境的温度、湿度、大气中的酸性污染物浓度、电解质微粒漂浮物等。当金属置于大气环境中时, 潮湿的大气使得金属表面形成一层极薄的不易看见的湿气膜 (水膜) 。当这层水膜达到20-30个分子厚度时, 它就变成电化学腐蚀所需要的电解液膜。铁锈是一种疏松的物质, 浮在钢铁表面, 它没有保护作用, 金属的阳极化反应可继续进行。对于碳钢, 发生腐蚀后, 形成的氧化铁是针状和柱状的疏松型腐蚀产物, 其向上或向下生长将会增加整个锈层的内应力, 使得层面间的间距增大, 随着锈层间裂纹和缝隙增大, 腐蚀介质更容易侵入, 导致锈蚀层内部和基体腐蚀加速。
1.1.2 保温层下腐蚀。
保温层下腐蚀是由于水进入保温或耐火材料后导致的管道、压力容器和结构部件的腐蚀。保温层下腐蚀主要由于保温层与母材表面的蒸汽空间中的积水造成。积水可能来源于雨水、漏水、蒸汽凝结等。通常, 位于年降雨量大的区域或较暖和的海上区域的装置容易受到保温层下腐蚀。
1.2 对策分析
良好保温和保冷设计、安装、保养, 施工时注意防潮层, 以及正确的腐蚀检验或通过正确选择、使用和保养保护涂层, 是减少或消除大气腐蚀和保温层下腐蚀的有效手段。因此, 确保保温层和涂层的完好是今后维护保养设备的关键。应对平台设备、管道的保温层和涂层进行巡查, 对有破损的涂层及时进行维护。对已发现锈蚀部位进行扩大面积检验, 并对锈蚀部位进行打磨处理, 重新涂漆。
2细菌腐蚀
2.1 腐蚀原理
水可能含有硫酸盐还原菌和腐生菌, 这都是导致金属腐蚀的主要原因。细菌腐蚀通常表现为局部的垢下腐蚀或有机物遮盖的瘤, 腐蚀类型通常为碳钢的杯状点蚀坑。
硫酸盐还原菌, 广泛存在地下管道等缺氧环境中, 它是一种厌氧的微生物, 硫酸盐还原菌在无氧或极少氧的情况下, 能利用金属表面附着的有机物作为碳源, 并利用细菌生物膜内产生的氢, 将硫酸盐还原成硫化氢[1]。去磺孤菌属是油田存在最多的硫酸盐还原菌, 它可以成群或成菌落附着在金属管壁上, 它对金属的主要危害是对金属表面的去极化作用。由于其氢化酶的作用, 硫酸盐还原菌将硫酸盐还原, 生成初生态氧[O]和硫化物, 而[H]与[O]去极化生成H2O。去极化作用使设备和管道的腐蚀加速, 同时腐蚀产物FeS大量聚集可以堵塞井口、管道等。
腐生菌又称粘液形成菌, 是“异氧”型的细菌。在一定条件下, 腐生菌从有机物中得到能量, 产生粘性物质, 附着在管线和设备上, 并与某些代谢产物累积沉淀, 造成生物垢堵塞井口或过滤器等。同时, 生物垢也会产生氧浓差电池而引起设备和管道的腐蚀, 并给硫酸盐还原菌提供生存、繁殖的环境等。其中最重要的腐生菌—铁细菌是分布很广的多目多科细菌, 它主要是将亚铁氧化成高价铁, 利用铁氧化释放的能量满足其生存的需要, 它的危害非常大。
细菌腐蚀通常发生在换热器、静止或低流速的管线、与土壤接触的管线, 放置在外边没有保护的设备、接触未经处理的水的设备和管道、以及消防水系统等。
2.2 对策分析
根据海洋平台设备、管道现状分析经数据分析, 判断平台所有接触液相水的设备和管道均有可能发生细菌腐蚀。在没有实施有效的抗菌处理时, 细菌腐蚀敏感性为高。采用抗菌处理后, 细菌腐蚀明显较少。因此采用抗菌处理, 是降低和预防细菌腐蚀发生的关键。
3 CO2腐蚀
3.1 腐蚀机理
CO2和H2O共存条件下, 易对钢铁材料发生腐蚀。CO2对碳钢的腐蚀一般表现为局部减薄和/或点蚀, 通常发生在湍流和冲击区, 有时在管线焊缝的根部。在湍流区域, 碳钢会遭受深的点蚀和沟槽。
当CO2溶于水形成碳酸 (H2CO3) 时会发生CO2腐蚀。酸会降低PH, 足够的量会促进碳钢的均匀腐蚀或点蚀。影响CO2腐蚀的因素包括CO2的分压、PH和温度。CO2分压的增加会导致较低的PH凝结物和较高的腐蚀速度, 而升高的温度会增加腐蚀速度直到CO2汽化的点。
3.2 对策分析
应定期对可能发生CO2腐蚀的设备进行检验, 确定是否已经发生CO2腐蚀。对于CO2腐蚀, 可以靠添加缓蚀剂加以解决, 对于油管和高温立管, 通常采用油溶性水分散性缓蚀剂 (常用长链脂肪胺) , 而对于输油管部分则采用水溶性的缓蚀剂[2]。为有效防止管道内腐蚀, 可采用含有内涂层的管道。
4海水腐蚀
4.1 腐蚀机理
海水是一种含有多种盐类, 近中性的电解质溶液, 并溶有一定量的氧气, 海水PH值在7.2～8.6, 金属及合金浸入海水中, 电极电位分布在海水和金属界面上形成微观不均匀性, 这就形成了无数腐蚀微电池, 导致金属的腐蚀。金属在海水中的腐蚀大多数以这种方式进行。海水中由于氯离子的存在, 使钝化膜易遭破坏, 易产生孔蚀, 即使是不锈钢也容易发生局部腐蚀;海水导电率很大, 是良好的导电介质, 电阻性阻滞很小, 在金属表面形成的微电池和宏观电池活性较大, 因此在海水中异种金属的接触也能造成显著的电偶腐蚀, 且作用强烈, 影响范围较远。同时海浪、飞溅, 流速等这些利于供氧的环境条件, 都会促进氧的阴极去极化反应, 促进金属的腐蚀。
4.2 对策分析
在管道、设备内涂覆内防腐涂层是提高设备、管道对海水的耐蚀性的有效措施。对进入管道、设备内的海水进行除氧处理也可防止海水腐蚀。
摘要：笔者对海洋平台设备、管道腐蚀产生原因和腐蚀机理及类型进行阐述, 针对损伤机理, 提出了解决腐蚀的对策, 对于提高海洋平台设备、管道的寿命具有重要意义。
关键词：腐蚀,损伤机理
参考文献
[1]王志伟, 王峰, 安慧.油区腐蚀及防护技术研究进展[J], 价值工程.2012. (03) .
锅炉金属腐蚀形态分析 篇10
人们在日常生活和工业生产过程中经常遇到腐蚀现象。人们对腐蚀的认识还不够, 对其危害也不是很了解, 所以在防腐方面还缺乏有效措施。腐蚀的危害是相当严重的, 它不仅是对环境的污染、国家经济的损失及材料的消耗, 更表现在其潜在的危害, 如腐蚀产生的一些有毒物质对人们的身心健康产生危害及腐蚀引起的爆炸等。而锅炉的腐蚀则是腐蚀中的典型代表, 锅炉与人们的生产生活息息相关, 如果锅炉被腐蚀而发生故障, 在生活中可能导致不能给居民供暖, 在工业生产中, 可能使工厂不能生产而造成巨大的损失。在锅炉的故障中, 以过热器管, 省煤器, 水冷壁管的破裂为主, 以磨损和腐蚀为主要诱因。据相关统计, 从上世纪八十年代后期, 有60%以上的锅炉故障是由腐蚀引起的。所以我们很有必要对锅炉金属的腐蚀机理进行分析, 并提出相应对策。
2 锅炉腐蚀原因分析
铁是组成锅炉的主要结果材料。在自然界中, 铁元素常年以黄铁矿和红铁矿等氧化物和硫化物的稳定形势存在。人们将铁的氧化物和硫化物进行提炼为金属状态的铁, 应用铁制造一系列实用的器具, 包括锅炉等。由此, 我们知道金属材料 (如铁) 在含有氧化剂 (如空气、水、酸、碱等) 的环境中, 不可避免的会受到腐蚀。所以, 导致锅炉被腐蚀的原因也有很多种, 一般包括锅炉的内氧腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀。图1为金属 (以铁为例) 腐蚀的途径。
2.1 氧气对锅炉的腐蚀
锅炉受到氧气腐蚀时会呈现出溃疡状态。氧气对锅炉的腐蚀相当严重, 它可以氧化锅炉的金属表面时期遭到损坏。科学研究证明, 金属氧化腐蚀的空气相对湿度的临界值是不同的, 钢为70%, 铜为60%, 铝为76%, 铁为63%, 锌为60%。将金属存放于该临界值以上的环境中, 氧化腐蚀速度随空气相对湿度值的增加而不断加速。氧气对锅炉的腐蚀分为锅炉停用时的氧腐蚀和锅炉运行时的氧腐蚀两类。
2.1.1 锅炉停用时的氧腐蚀
锅炉停用时的氧腐蚀指的是锅炉在停用状态下, 不受任何保护的情况下, 空气进入锅炉内, 使得锅炉受到的腐蚀而生锈。这种在金属内表面生成并聚集的铁锈对腐蚀有很大的作用[1]。这种铁锈在锅炉运行过程中, 起着氧化剂的作用, 在氧气很多时, 可被还原为低价的氧化物, 所以在锅炉在工作状态时, 氧气对锅炉的腐蚀更为严重, 更为直接, 而当锅炉停止工作时, 被还原的低价氧化物又会被氧气氧化为高价的氧化物, 锅炉必然要在运行和停止状态来回切换过, 如此往复循环, 势必会导致腐蚀越来越严重, 而且氧腐蚀可在整个锅炉内发生, 覆盖面积大。
2.1.2 锅炉运行时的氧腐蚀
当锅炉的除氧系统不能正常运行时, 则锅炉中的氧气含量势必会增加。由于氧气的相对分子质量比较大, 所以最容易发生氧腐蚀的地方时是锅炉的下降管及汽包。而上升管由于氧气的浓度很小, 所以上升管受到氧气腐蚀的几率很小。
2.2 酸性腐蚀
锅炉的酸性腐蚀一般是由于操作不当进入了二氧化碳或是由于锅炉在燃烧煤、油等燃料时产生的硫以各种形式存在于烟尘中, 随烟气进入锅炉中, 使得锅炉受热面元件及吊挂件、固定件等受到腐蚀, 在不同的条件下会产生不同形式的硫腐蚀现象。由于酸性腐蚀产物是易容的, 在锅炉的金属表面不能形成保护膜, 所以, 酸性对锅炉的腐蚀是均匀的。
2.2.1 硫的腐蚀
由于煤、油中含有硫, 我国的燃煤锅炉中燃烧的煤硫的含量大部分都在0.5%~3%之间甚至更高, 可燃硫占其中的90%, 这部分可燃硫在煤的燃烧阶段H2S形成释放出来。同时煤炭在锅炉中燃烧时又消耗大量的氧气, 形成了还原性、半还原性环境, 从而使锅炉表面产生硫腐蚀。其反应过程如下:
(1) 有极少部分H2S燃烧时直接转化成SO3气体, 大部分H2S燃烧时生成SO2和H2O, 如方程式2H2S+3O2=2SO2+2H2O,
(2) 在生成的SO2气体中, 有1%~2%的SO2会进一步氧化生成SO3, 如方程式:
(3) 同时SO3与水蒸气反应生成硫酸而腐蚀铁, 如方程式, SO3+H2O=H2SO4 (蒸汽)
(4) 生成的硫蒸汽与锅炉表面的铁反应从而腐蚀锅炉
近年, 硫的腐蚀速度越来越快最大可达0.6mm/kh今后对酸性腐蚀要多加防范。
2.3 碱性腐蚀
碱性对锅炉表面也有很大的腐蚀作用。碱性腐蚀是锅炉系统最常见的腐蚀形态, 其分为脆性腐蚀与延性腐蚀两种。
2.3.1 脆性腐蚀
金属的脆性腐蚀可以归为应力腐蚀, 是金属在碱性环境的作用下, 金属元素的晶粒与晶粒之间存在了裂缝, 如果在应力 (尤其是交变应力) 较大的情况下, 就会使锅炉发生破裂, 从而造成非常严重的后果, 往往会导致设备脆性破坏事故的发生。
2.3.2 延性腐蚀
在对锅炉的碱性腐蚀中, 延性腐蚀是最常见的一种腐蚀形态。锅炉用的时间过长, 其表面就会存在水垢等附着物在水垢等附着物下面就会发生腐蚀现象。最终会导致锅炉穿孔。
一般情况下, 经过正常程序清洗的锅炉, 表面都会有一层Fe3O4薄膜, 该层膜可以对金属表面起到保护作用, 防止锅炉被腐蚀。只有Fe3O4被破坏时, 设备才会被腐蚀, 导致Fe3O4被破坏的重要因素是锅炉中的PH值过高或过低, 当锅炉中的PH=10左右时其腐蚀速率最小, 当锅炉中的PH>13或p H<8都会使得锅炉发生腐蚀现象。锅炉正常运行工作状态下, 其p H值应该保持在9~11之间, 在此范围内对锅炉的腐蚀降到了最小。但当锅炉金属表面有水垢等附着物时, 由于附着物的导热性比较差, 使得水垢下的金属温度不断升高, 导致了附着物下的水急剧减少, 而外界的水又不能及时补充, 其结果使附着物下的锅炉中水碱性浓度变得很高, 同时炉管温度急剧升高。当锅炉给水中存在游离的Na OH时, 附着物下的碱浓度会变得很高, 从而发生碱性腐蚀。
3 防止腐蚀的办法
(1) 现今有效的减少锅炉的腐蚀是发展的重要方向。其具体措施有以下几点:
(2) 为了防止氧气腐蚀的对锅炉造成的破坏应在金属表面应用抗氧化金属材料, 如在金属表面添加Cr、Mo等抗氧化元素。
(3) 抗硫化腐蚀最好的办法就是渗铝。在锅炉的表面渗铝还能提高其耐热性和耐磨性。据资料介绍, 800℃以下渗铝钢比低碳钢使用寿命高350倍。
(4) 为了防止碱性腐蚀要按时对锅炉应用专门的化学清洁用品及时清理, 防止其产生水垢等附着物。
(5) 同时, 我们也可根据腐蚀的防止技术出发, 对锅炉的安装和设计进行处理;在锅炉运行期间对其进行防腐管理, 尽量减少水和燃料的杂质;在水中加入药品, 使之去除锅炉中残余的污垢;在锅炉的维修、安装都要做好防腐工作, 从每一步细节开始, 将防腐蚀的工作进行下去;我们也要对锅炉的管理方面多加投入精力, 从根本上杜绝腐蚀现象的发生。
4 结束语
本文讨论了锅炉在运行过程中可能产生的几种比较严重的腐蚀形态及机理。主要从氧化腐蚀, 酸性腐蚀, 碱性腐蚀三个方面阐述了锅炉的腐蚀形态并提出了相应的解决办法。指出锅炉的防腐问题相当复杂且很重要, 我们在今后的研究中应成为重点研究的方向。今后对锅炉也要加强管理。
摘要：基于锅炉受到在酸性、碱性、高温等不同的环境的影响, 导致锅炉在运行过程中其过热器管, 省煤器, 水冷壁管等经常受到腐蚀, 本文对锅炉在酸性、碱性及氧化情况下的腐蚀机理, 进行了分析, 并提出了相应的应对方案。
关键词：锅炉,氧化腐蚀,酸性腐蚀,碱性腐蚀
参考文献
[1]邓永江, 潘聪, 陶旗.第一废热锅炉炉管腐蚀及原因分析[M].成都:四川化工出版社, 2012.
[2]于福州.金属材料的耐腐蚀性[M].北京:科学出版社, 1982.
[3]章燕谋.锅护与压力容器用钢[M].西安:西安交通大学出版社, 1989.
[4]陈旭俊, 黄惠金, 刘义.金属腐蚀与保护基本教程[M].北京:机械工业出版社, 1988.
[5]过家驹, 等.工业环境下腐蚀[M].上海科学技术出版社, 1987.
混凝土结构中钢筋腐蚀的分析 篇11
摘要：混凝土结构中钢筋的腐蚀行为对结构的耐久性具有很大的影响，分析了钢筋腐蚀的原因以及混凝土结构中钢筋腐蚀的影响因素，提出了混凝土结构中钢筋的腐蚀防护措施。
关键词：混凝土；钢筋腐蚀；危害；防护
一、前言
混凝土结构中钢筋腐蚀导致结构物破坏或失效，已成为当今世界关注的重大课题之一，它在影响结构物耐久性因素中，占主导地位。通常混凝土为其内钢筋提供一个高碱性，使钢筋能在数十年乃至上百年内仍保持钝化状态。但是，在某些环境条件下，混凝土中钢筋可能在数年内即发生钝化破坏，钢筋腐蚀发展导致混凝土开裂剥落、承载力下降，甚至发生倒塌事故。
二、混凝土结构中的钢筋腐蚀的因素
造成钢筋腐蚀破坏的原因是多方面的，除先天因素（如设计、选材、施工质量等）外，主要是使用环境的影响。工业环境中的酸、碱盐的液态、气态和固态的作用等，是造成混凝土中钢筋腐蚀的普遍因素，其中以氯盐为主的“盐害”是公认的主导因素。
1、钢筋表面氧原子数量和混凝土湿度。混凝土具有相当的湿度，氯离子的存在，都能显著增加导电性，加快钢筋的电化学腐蚀。阴极反应过程的要求有足够的氧扩散到阴极活化钢筋表面。在深水下混凝土的钢筋不会锈蚀或锈蚀缓慢，就是由于水下供氧困难。
2、通常情况下，施工技术和环境条件是造成混凝土結构中钢筋过早出现腐蚀破坏的主要诱因。这是在分析腐蚀原因时的第一直觉。但应当指出，我国设计规范的不完善和设计者局限的设计观念也是一个重要因素。首先，旧规范侧重于以安全性作为混凝土结构设计的标准，较少考虑对耐久性的设计，混凝土对钢筋的保护能力仅取决于保护层厚度，然而在一定条件下，加大保护层未必能实现对钢筋的良好保护。新修订的规范引进了“耐久性设计”的概念，这对结构设计提出了更为合理的标准。其次，设计者要逐步强化“耐久性设计”的思想，在满足承载力极限状态要求的同时，还应保证结构长期的正常使用。比如，根据结构所处环境的腐蚀程度，在设计中采取相应的技术措施来实现结构的耐久性功能。以往，有关规范的欠完善以及人们对钢筋腐蚀的危害性和耐久性设计认识不足间接导致了结构中过早的出现钢筋腐蚀。
3、空气中的二氧化碳气体。在混凝土表层中逐渐被氢氧化钙的碱性溶液所吸收，产生化学反应生成碳酸钙，这种现象称为混凝土的碳化，碳化的速度除与二氧化碳浓度有关外，还取决于相对湿度；生成的碳酸钙很难溶解，其饱和溶液的PH值为9，因此混凝土碳化的结果，就是PH值不断下降，并不断向内部深化，当碳化深度达到或超过钢筋保护层时，钢筋表面的钝化膜遭到局部破坏，钢筋开始腐蚀；当大气中遇有工业废气，如氯化氢、氯等酸性气体，将同样被混凝土吸收而与氢氧化钙结合，从而使混凝土碱度迅速下降，使钢筋遭受腐蚀。
4、为了提高混凝土早期强度和防冻，在混凝土内掺一定量的氯盐，如氯化钙、氯化钠是有效的。但氯盐掺量过大，会加速钢筋的腐蚀。
5、细菌作用。细菌可能引起混凝土物理化学性质的不均匀性，从而造成氧浓差腐蚀。细菌在生命活动中产生硫化氢、二氧化碳和酸，腐蚀金属。像氧化硫杆菌，排硫杆菌，厌氧菌等。
6、混凝土的碳化和钢筋腐蚀与环境湿度有直接关系，在十分潮湿的环境中，其空气相对湿度接近于100%时，混凝土孔隙中充满水分，阻碍了空气中的氧向钢筋表面扩散，二氧化碳也很难透入，钢筋难以腐蚀；当相对湿度低于60%时，在钢筋表面难以形成水膜，钢筋几乎不生锈，碳化也难以深入；而空气相对湿度在80%左右时，有利于碳化作用，混凝土中的钢筋锈蚀发展很快。由于环境中湿度往往随气候和生产情况而变化，因而混凝土在气体或生产环境变化中会遭到碳化，钢筋会腐蚀。
7、最后，施工质量在任何情况下钢筋混凝土的施工质量始终起着关键作用。一般环境条件下钢筋过早被锈蚀很大程度上与工程质量欠佳有关，这是因为质量好坏受众多人为因素影响，波动较大，同时也存在一些目前难以解决的技术问题，如混凝土各种宏观和微观缺陷，对钢筋的保护都十分不利。此外，当前特别强调建设进度，施工上设法使混凝土早强，结果密实性得不到保证，为使用阶段的钢筋锈蚀埋下隐患，并使结构的长期强度与耐久性受到不良影响。总之，施工质量不好，即使有防腐措施也难以奏效，故正确的设计、良好的施工、精心的维护和科学的管理是工程质量的保证，也是有效解决钢筋腐蚀问题的基本措施。
三、混凝土结构中的钢筋腐蚀的防护措施
钢筋锈蚀削弱了钢筋的受力截面积，致使混凝土结构构件的承载力不足，易使结构发生局部破坏或过大变形。尤其是预应力混凝土结构内的高强度钢丝，使用应力高，而混凝土构件截面积小，一旦发生预应力钢丝锈蚀，则危险性更大，严重时会导致构件断裂。因此，我们应该做好防护工作。
1、混凝土外涂层。水泥砂浆层对于很轻微的腐蚀环境，在混凝土表面涂抹5～ 20mm厚的普通水泥砂浆层，能减缓混凝土的碳化作用，这是最简单、经济的方法。为了提高砂浆的密实性和黏结力，将一些聚合物以乳液形式注入水泥砂浆中，制成聚合物改性水泥砂浆，这对钢筋的保护更强，可用于各种盐类（氯盐、硫酸盐）的腐蚀环境中，如工业建筑、盐碱地建筑、海洋工程等，现已大量用于已有建筑物的修复工程。
2、钢筋外涂层。目前，镀锌钢筋、包铜钢筋已很少使用，合金钢钢筋（耐蚀钢筋）得到一定发展，特别是环氧涂层钢筋，被认为是钢筋防腐蚀的有效措施之一。环氧粉末的独特性能与静电喷涂工艺技术的发展，能保证涂层与基体钢筋的良好黏结，抗拉、抗弯（短半径180 b弯曲仍不出现裂缝），这些是其他涂层难以达到的。环氧树脂粉末涂层还具有极强的耐化学侵蚀的性能，并且涂层具有不渗透性，因而能阻止腐蚀介质如水、氧、氯气等化学成分与钢筋接触，有效地保护钢筋，使其抗氧气腐蚀寿命至少延长50a。环氧树脂粉末涂层还能长期经受混凝土的高碱性环境而不被破坏。然而，环氧涂层钢筋的主要问题集中在钢筋表面涂层的完整性上。如果涂层不完整，有孔洞、龟裂等缺陷，在腐蚀环境下，钢筋就会被腐蚀。因此，环氧涂层钢筋的关键问题，是在生产和使用过程中如何消除涂层质量缺陷。
3、预防措施。在材料方面，要降低水灰比，掺合料要合乎标准，集料中的含盐量要严格限制，设计和施工要保证混凝土的密实性。
4、修复措施。1）当钢筋腐蚀尚不严重时，混凝土表面仅有细小裂缝或个别破损较小时，则可采用在构件外表面涂抹砂浆或涂抹绝缘层，如沥青漆，过氯乙烯漆、环氧树脂涂料等进行防腐。2）当钢筋腐蚀严重时，应对结构作认真检查和修补。若混凝土大面积是完好的，只要凿去与钢筋衔接部分混凝土，清除混凝土深度应超过钢筋20mm，使修补材料能很好地包围着钢筋和混凝土，腐蚀的钢筋应彻底清除铁锈。若有效面积减少，应增焊相应面积钢筋予以补强。浇筑混凝土之前，用压力水冲洗旧混凝土表面，且使旧混凝土水分饱和，但不能积水。修补用的混凝土应比混凝土高一个强度标号的细石混凝土，浇筑必须密实，并要有良好的养护。
5.利用渗透性涂层。大致可分为沥青、煤焦油类，油漆类，树脂类。渗透性涂层在混凝土表面涂覆后，可与混凝土组分起化学作用并堵塞孔隙或自行聚合形成连续性憎水膜。渗透性涂层材料可深入混凝土内部3～ 5mm，形成一个特殊的防护层，能有效地阻止外界环境中腐蚀介质进入混凝土中，从而保护钢筋免受腐蚀。
6.利用隔离性涂层。在特别强烈的腐蚀环境中（如化工厂）可设置隔离性涂层，如玻璃鳞片覆层、玻璃钢隔离层、橡胶衬里层等。
四、结束语
目前，国内外正致力于混凝土结构中钢筋的腐蚀防护的微观研究，以期增强其紧密度，减少内部微缺陷，但仍难使多孔性材料的混凝土完全密实，也无法彻底解决施工中产生的裂纹，故附加措施在设计中是十分重要且必不可少的。在腐蚀较重的环境里，仅依赖于混凝土自身的性能不足以实现对钢筋的耐久保护，基本措施与附加措施的相互搭配、有机结合才是最佳方案。
混凝土结构中的钢筋腐蚀是混凝土耐久性研究中的一个难点。在处理混凝土结构中的钢筋腐蚀问题时，必须从具体情况出发，根据工程特点、环境条件、使用功能、结构设计、构件制作以及施工技术和管理等方面，全面分析引起钢筋腐蚀的各种外部和内部因素及它们之间的主次关系，采取有效、经济的防护措施，从根本上消除钢筋腐蚀对混凝土结构带来的危害。所以，处理钢筋腐蚀问题需要着眼于整体，要以保证结构耐久性为最终目的。
参考文献：
[1]朱彦鹏主编.混凝土结构设计原理[M].重庆：重庆大学出版社，2002.
[2]冯保成.模糊数学实用集粹[M].北京：中国建筑工业出版社，1999
[3]罗福花，战兴伟，邢振海.砌体结构房屋裂缝原因及防治措施研究[J].中国建材科技，2006（01）.
[4]GB50119- 2003，混凝土外加劑应用技术规范[S].
[5]钱易，屠孝炎.环境保护与可持续发展[M].北京：高等教育出版社.2000，7：60- 61.
锅炉设备腐蚀原因与节能对策分析 篇12
如今, 在锅炉设备中常见的腐蚀部位有内壁腐蚀、锅客内腐蚀和锅筒外表面与炉墙相连位置腐蚀。而锅炉设备腐蚀的原因又包括溶氧腐蚀、水冷壁高温腐蚀、锅炉停用腐蚀、锅炉低温腐蚀以及水腐蚀等。现对锅炉设备常见的腐蚀部位的原因进行具体分析, 如下所述:
1. 锅炉设备炉筒内壁出现腐蚀
目前, 关于炉筒内壁存在的腐蚀又可以分为:上锅筒的气液分界面部位十分容易形成一条明显的腐蚀痕迹;锅炉设备的给水管部门也很容易引起腐蚀;在锅炉封头板边以及其它因手加工而产生较大应力部位很容易发生溃疡性腐蚀和点腐蚀;因为在上锅筒底与下锅筒一般都会有大量的污垢附着, 就经常导致出现垢下腐蚀。通过分析可知, 引起锅炉设备出现上述腐蚀现象的原因主要为, 锅炉设备中含有的氧没有彻底除净, 没有做好锅炉设备的停炉防护工作, 此外, 频繁地对锅炉设备进行开关操作也会引起腐蚀现象。
2. 锅筒外表面与炉墙相连位置出现腐蚀
在锅炉设备中该类腐蚀现象是十分普遍的, 并且它的防护工作也是最简便的。在实际生产中, 在相连位置一般都会出现一层厚厚的氧化物和灰垢。分析其原因主要为人为操作锅炉不规范, 忽视了腐蚀防护这一重要的环节, 没有对锅炉设备展开防潮措施, 尤其是当锅炉设备处于停炉过程中, 会受到潮气以及炉灰的侵蚀。
3. 锅炉内表面出现腐蚀
在锅炉设备的内壳上发生腐蚀又可分为锅壳底部出现垢下腐蚀和锅壳水位线周围出现腐蚀等。其中, 第二种腐蚀现象经常出现在进水管周围, 其腐蚀呈似水滴形状, 且腐蚀的深度也无规则, 大小不同, 都密集地分布着。一旦腐蚀现象非常严重, 就阻碍了凝结水的回收, 进而浪费了大量的热能及水资源。分析该类腐蚀现象的原因主要是水的问题, 也即是水的PH值存在问题。此外, 如果不能对进水展开非常彻底的除氧操作也会引起这类腐蚀现象。当炉水进行浓缩流程后, 其碱性偏高, 且含有大量的氯离子、硫酸根离子等, 就造成金属材料出现腐蚀。并且在停炉过程中混入了空气, 因含氧而产生严重的腐蚀。
二、锅炉设备腐蚀防护策略分析
有上述分析可知, 锅炉设备腐蚀防护工作的重点及难点之处就是水冷壁高温和锅炉水的ph值等, 针对这两种锅炉设备的腐蚀原因提出了有效的防护策略。
1. 水冷壁高温腐蚀防护策略
水冷壁高温腐蚀现象是很多因素共同作用产生的。例如, 锅炉设备内燃料的燃烧问题, 如果燃料中含有过多的硫, 就将引起锅炉设备腐蚀;水冷壁周围存在还原性气氛;锅炉设备的燃烧工况落后, 配风不合理。因此, 做好锅炉设备的水冷壁高温腐蚀防护工作, 就必须对燃煤中硫的含量进行严格地控制, 采购高质量的燃料。对煤粉的细度也必须严格控制, 确保煤粉细度的均匀性;采用一定的方法来消除水冷壁周围的还原气氛, 合理地调节腰部风的大小, 这就可以有效地减少锅炉设备的腐蚀速度。
2. 合理调节锅炉水的ph值
对锅炉水的ph值必须进行严格控制, 根据锅炉设备的材料特性合理调节锅炉水的ph值, 并且还必须将锅炉水中的含有的氧彻底清除。如今, 国际上对锅炉水的ph值的要求范围为8.8——9.2。通常情况下, 主要采用向锅炉水中加入适量的氨水的方法来调节锅炉水的ph值, 然而这也会造成很多消极影响, 但整体而言是利大于弊。此外, 在清除锅炉水中含有的氧时, 通常是利用除氧器进行高效彻底地除氧, 这就可以将补充水中的氧基本都能除尽。另一方面, 如果锅炉的温度升高后, 就使氧气发生浓缩, 所以, 有人建议向水中注入氨气, 进而与氧气发生反应, 这就可以同时将氨气和氧气除尽, 但该方法也存在着一定的缺点, 例如危险系数比较大, 且氨气自身具有易爆、易燃和易挥发的特点, 难以控制好反应条件。
三、锅炉设备节能对策分析
1. 提高水质管理, 定期锅炉内的清除水垢
要提高对锅炉水质的管理力度, 定期组织专人对锅炉设备内的水垢进行彻底清理。首先, 锅炉的水质必须满足GB/T1576《工业锅炉水质》标准要求, 在此前提下, 尽可能地将排污量降低到5%之下。同时, 还必须避免锅炉管道、阀门漏水漏气, 把总的泄漏量控制在2%—3%。让锅炉设备能够保持最好的运行状态。
2. 引进冷凝水回收节能技术
回收锅炉设备中的冷凝水, 这就能够节约大量的水资源。锅炉设备中排水的温度一般都高达60—100℃, 并且水的质量也非常高, 因此, 必须对这些排水进行回收利用, 这一方面可以降低水处理成本, 另一方面还能减少煤耗和气 (油) 耗, 这就实现了能量的多级利用, 节约资源。
3. 采用隔热保温节能
很多工业锅炉设备的炉体、耗热设备以及蒸汽管道等都裸露在空中, 有的也只是进行简易的保温, 这就造成了大量的热能被浪费。因此, 必须采用先进的隔热保温技术和材料, 对锅炉设备和传输管道进行保温隔热, 这就可以节约大量的能量。
结语
锅炉设备发生腐蚀的原因有很多, 这就需要在实际生产中对腐蚀问题进行仔细全面地分析, 找到腐蚀的本质原因, 并采取有效的措施加以防护。此外, 锅炉设备节能问题也必须引以重视, 对锅炉设备的能量进行多级利用, 提高工厂的经济效益。
参考文献
[1]刘春英.热力发电厂锅炉设备腐蚀及防护的初步探讨[J].商, 2012, 13:244+209.
[2]古立.论锅炉设备的低温腐蚀现象与应对措施[J].科技风, 2013, 10:226.
[3]戚连义.锅炉设备低温腐蚀原因及对策措施[J].机械研究与应用, 2011, 03:137-138.
[4]黄长山, 徐会武, 薛冕, 程玉山, 吴晋英.凝结水对锅炉及管道的腐蚀与防护研究[J].环境科学与技术, 2011, S2:413-416.