腐蚀分析（通用12篇）
腐蚀分析 篇1
在氯碱生产的过程中, 含有大量的酸、氯气、盐酸等物质, 这些物质都具有较强的腐蚀性, 如果生产装置的防腐性较差, 将会对生产装置造成严重的腐蚀, 直接影响到生产的安全性。所以针对氯碱生产工艺流程中的具体步骤, 有选择性的采取防腐措施。在设备材料以及生产工艺方面加以改善, 降低腐蚀的危害性, 提高生产的安全性。为了更好的采取防腐措施, 应该对生产过程中的腐蚀源进行分析, 然后结合生产流程的具体步骤, 有针对性的制定出防腐策略, 最大程度的降低腐蚀。
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
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腐蚀分析 篇2
腐蚀环境下的随机耐久性分析方法
为了对恶劣环境下工作的飞机结构进行耐久性分析,建立了腐蚀环境下的随机耐久性分析方法.假设地面停放预腐蚀和空中飞行腐蚀疲劳相互独立,腐蚀环境下的.结构疲劳质量服从威布尔分布,采用对数正态随机变量模型描述裂纹扩展过程,得到了裂纹超越概率的表达式.通过与一般环境下和腐蚀环境下的概率断裂力学方法的对比,证实方法更接近于飞机结构的真实使用情况,可以用于腐蚀环境下工作的飞机结构的耐久性评定.
作 者：张建宇 刘爱民 费斌军 ZHANG Jian-yu LIU Ai-min FEI Bin-jun 作者单位：北京航空航天大学,飞行器设计与应用力学系 刊 名：北京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS 年，卷(期)： 26(5) 分类号：V215.7 O346.1 关键词：结构可靠性 结构寿命 腐蚀断裂 耐久性压力容器应力腐蚀及其控制分析 篇3
关键词：压力容器；应力腐蚀；控制措施
压力容器应力腐蚀可以引发爆炸、断裂等事故，危险性非常高。据数据统计应力腐蚀的比例高达40%，在压力容器事故中占有很高的比重。为保障压力容器的安全使用，需深化分析应力腐蚀，结合应力腐蚀的发生原因，规划出控制措施，防止应力腐蚀的危险性，由此保障压力容器的应用性能，规避应力腐蚀引发的风险，做好腐蚀控制的工作。
1.压力容器应力腐蚀危害
应力腐蚀是压力容器主要的危害，此类危害在压力容器应用中分为三个阶段。第一阶段是应力腐蚀的萌生阶段，压力容器在腐蚀的作用下出现裂纹，表现出轻微的腐蚀状态；第二阶段是裂纹腐蚀的衍生，应力腐蚀会加重裂缝的状态，促使压力容器的性能达到临界状态；第三阶段是压力腐蚀引发的容器断裂，导致压力容器失去原有的稳定性[1]。应力腐蚀在压力容器断裂的整个过程中，逐渐丧失稳定性能，一旦应力腐蚀萌生后，压力容器即会处于动态的变化过程中，直至发生断裂或爆炸。压力容器在应力腐蚀的干预下，逐渐形成断裂危害，在应力腐蚀控制的过程中，可以根据应力腐蚀萌生阶段的特性，判断压力容器是否潜在腐蚀危害，预先抑制压力容器的腐蚀，排除应力腐蚀对压力容器的危害。
2.压力容器应力腐蚀的发生因素
压力容器应力腐蚀的发生因素比较集中，可以为腐蚀控制提供相关的依据，对其做如下分析：
2.1材料因素
压力容器的制造材料特殊，不同材料对压力容器应力腐蚀的影响均不同。压力容器中的钢材与应力腐蚀的联系较大，强度越高越容易发生应力腐蚀，调查压力容器的屈服强度oS发现，oS>320MPa时，80%以上的压力容器都出现了应力腐蚀，而oS<220MPa，压力容器的性能相对稳定。
2.2环境因素
环境因素为压力容器应力腐蚀提供了介质，环境中存在引发应力腐蚀的物质，如：NaOH、H2S，其对碳钢类型的压力容器影响明显。NaOH环境中的压力容器有规范的温度限制，压力容器使用温度保持在上限值以内，能够抑制应力腐蚀。例举压力容器比较常见的温度上限，如：环境中的NaOH重量在2%、10%、30%、50%、70%时，对应压力容器的温度上限分别为：90℃、76℃、54℃、43℃、38℃。H2S环境下的应力腐蚀，同样具有条件限制，分析如：（1）pH<7（2）T≤（60+2P）℃，P=压力；（3）H2S分压≥0.00035MPa。
2.3拉伸应力
压力容器受到拉伸应力的影响，加快了应力腐蚀的速度。拉伸应力内，主要的影响因素是残余应力，如果应力容器存在工艺缺陷或设计不合理，残余应力会集中分布在压力容器的某个点上，拉伸应力δ>临界δscc时，就会发生应力腐蚀，导致压力容器断裂。
3.压力容器应力腐蚀的控制措施
压力容器应力腐蚀的危害非常大，结合应力腐蚀的发生条件，分析控制应力腐蚀的措施，如下：
3.1规范选材
压力容器制造的过程中，需要加强选材的控制力度，规范压力容器的制造材料。压力容器的选择应根据容器的实际应用，重点考虑压力容器的使用过程中，是否潜在应力腐蚀的风险，由此选材时可以着重规范。一般情况下，压力容器处于高温作业的环境中，此时应该规范材料中的强度、脆性条件，确保其在高温状态下的稳定性。选材是压力容器应力腐蚀控制中的主要方法，能够提升压力容器的防腐蚀能力，选材时不仅要考虑压力容器的主要材料，还要注重细小材料的规范选择，特别是压力容器局部位置的材料，加强压力腐蚀的控制力度。
3.2优化环境
环境介质能够加快压力容器应力腐蚀的速度，部分压力容器受到环境介质影响偏大，需要采取恰当的控制措施，促使压力容器适应环境，抑制环境的影响。压力容器中采取衬里防护的方法，提升抗应力腐蚀的水平。实行衬里防护时，需要以压力容器的特性为依据，保障应力腐蚀控制的科学性[2]。除此以外，还要对环境介质采取适当的控制措施，如果具有高水平的生产条件，压力容器制造时即可消除应力腐蚀的干扰，分离与环境介质发生腐蚀的材料成分，也可添加缓蚀剂等物质，降低应力腐蚀的水平。
3.3完善工艺
压力容器的工艺控制，能够排除拉伸应力的影响，高效的分配压力容器内的应力，防止残余应力引发应力腐蚀[3]。压力容器工艺制造中，应该完善工艺的应用，深化应力腐蚀控制，提出压力容器工艺中的注意事项，如：①合理安排焊缝位置，与集中应力点保持安全距离；②压力容器的连接中，应该采取圆滑过渡的处理方式，以免出现残余应力；③不选择刚性强的结构，维护压力容器的安全性。
4.结束语
压力容器的应力腐蚀潜在很大的危险性，不利于压力容器的使用，也是压力容器风险防护中的核心部分。压力容器维护的过程中，应该着重考虑应力腐蚀的影响，全面掌握应力腐蚀的信息，规范控制措施的应用。压力容器应力腐蚀的破坏性大，需深化控制措施的应用，提前预防应力腐蚀，以此来提升压力容器的使用寿命。
参考文献：
[1]闫大东.压力容器应力腐蚀及其控制措施[J].黑龙江科技信息，2008，17：4.
[2]张广琳.压力容器应力腐蚀及其控制措施探析[J].民营科技，2009，04：2+28.
[3]杨洲.浅析压力容器应力腐蚀及其控制措施[J].天然气与石油，2009，02：51-53+68.
腐蚀分析 篇4
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
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腐蚀分析 篇5
摄动理论在腐蚀管线随机地震反应分析中的应用
埋地管线的腐蚀情况十分复杂,具有随机性的特点,从而导致其在地震激励下的`反应必然具有随机性.本文在管线腐蚀离散状态模型和弹性地基梁原理的基础上,利用随机摄动理论推导给出了腐蚀管线在地震激励下位移和应力的解析表达式,并进行了均值和标准差的计算.实例分析中将该方法计算结果与Monte Carlo模拟方法计算结果进行了对比.结果表明,利用随机摄动方法可以快速、精确地求得腐蚀管线的随机地震反应.
作 者：刘威 李杰 HU Wei LI Jie 作者单位：刘威,HU Wei(同济大学,建筑工程系,上海,92)李杰,LI Jie(同济大学,建筑工程系,上海,200092;同济大学,土木工程防灾国家重点试验室,上海,200092)
刊 名：地震工程与工程振动 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION 年，卷(期)： 27(2) 分类号：P315.952.6 关键词：管线 腐蚀 随机摄动 马尔可夫链 弹性地基梁储罐区接地体腐蚀性的分析 篇6
关键词：土壤；接地体；防腐蚀
中图分类号：TG172.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0035－02
接地体长期埋在地下，水分和电解物质对接地体会产生腐蚀作用。接地体腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地体材料变脆、起层、松散，甚至会多处发生断裂。无论是在盐碱性土壤还是在一般性土壤中，接地体的腐蚀都非常严重，呈现局部腐蚀形态，表面有许多局部腐蚀坑，试片边缘不完整。运行多年的接地网，由于腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀使得其接地体截面减小，甚至断裂。
1接地网的腐蚀机理
为减少接地体被腐蚀，可选用化学稳定性较好的铜，但铜的价格太贵，目前普遍使用镀锌钢件为接地体。由于土壤组成、结构和性质的不均匀性，钢件接地网在土壤中的腐蚀主要表现为局部腐蚀。土壤腐蚀是含有水分，腐蚀机理在本质上是电化学性质的。埋在土壤中的接地网，其表面的不同部位因接触介质理化性质的不同而形成了不同的电极电位。这种接地网金属构件上不同电位的差异就是引起接地网土壤腐蚀的根本原因。它通过土壤介质构成回路，形成腐蚀电池，电位较负的部位成为阳极区，进行金属的溶解反应，电位较正的部位是阴极区，进行阴极反应。
普通钢件接地网在土壤中腐蚀产物主要为铁的氧化物、氢氧化物及铁离子与土壤中的阴离子作用生成的不溶性物质。
1.1宏电池腐蚀
宏电池是由于土壤性质的差异，特别是埋地接地网不同部位上氧有效性的不同而导致的一种腐蚀形式。
1.1.1土壤不均匀性而产生的长线宏电池腐蚀
这种腐蚀形式主要发生在大型碳钢接地网材料上。在大的范围内，由于土壤类型、土壤质地、含盐量、松紧度、渗透率、地下水等的变化，在不同地段会引起接地网钢件材料自然腐蚀电位的差异，见图1。
图1碳钢材料在不同土壤中形成的浓差电池
长距离钢件材料通过组成、结构不同的土壤，在从土壤（Ⅰ）进入土壤（Ⅱ）的地方，便形成电池；钢土壤（Ⅰ）土壤（Ⅱ）钢。如果是因为氧的透气性不同而造成氧浓差电池，埋在密实、
潮湿的土壤（贫氧区）中的钢电位较低就倾向于作为阳极而受腐蚀，而富氧区的金属构件电位较高成为阴极而减缓腐蚀。如果是因为不同部分土壤中盐的含量不同而造成的盐浓差电池，那么在盐浓度高的部位电极电位较低成为阳极而加速腐蚀。另外，由于土壤温度的不同而引起的温差电池也属于长距离宏电池中的长线电池。
1.1.2土壤局部不均匀引起小距离宏电池腐蚀
在小范围内，如在导电良好，氧充足的环境中，若有无渗透性成分（砂石、砾石）与碳钢接地网表面接触，则可以产生点蚀。对于土壤中石块等夹杂物下面的钢件，夹杂物的透气性如果比土壤本身的透气性差，该区就成为腐蚀宏电池的阳极，并且生成的Fe2＋很快转化为Fe（OH）3，后者有胶粘作用，阻止了氧向夹杂物周围扩散，进一步提高了阳极活性，最终形成明显的蚀坑，而和土壤本体区域接触的碳钢就成为阴极。所以在埋设钢件接地体时，回填土壤的密度要均匀，不带夹杂物。
1.1.3新旧钢件材料接触而形成的宏电池腐蚀
埋设在地下的接地网，由于维修而去掉旧的锈蚀钢材而换上新的钢材，新旧钢材由于自然腐蚀电位不同，相接触便形成了电偶腐蚀宏电池，见图2。
图2新旧金属构件接触形成的电偶宏电池
由于电位不同而形成的电偶腐蚀还包括不同金属接触（如钢与铜的连接）的情况。这种宏电池腐蚀的后果表现为电位较负的新钢材加速腐蚀。
1.2微电池腐蚀
微电池腐蚀是由于钢金属组成、结构、物理状态不均匀或表面膜不完整而产生的一种均匀腐蚀。在土壤性质均匀或金属构件尺寸较小的情况下，微电池腐蚀则被认为是主要的腐蚀形式。金属构件在密实和渗透率较小的黏土中腐蚀率低，而在疏松和透气性好的土壤中腐蚀率较高，土壤电阻率对微电池作用很小，但由于反应只在微观状态下进行，电池反应微弱，加上又是均匀腐蚀，一般不会造成严重的危害。
1.3杂散电流腐蚀
杂散电流是指在土壤介质中存在的一种大小、方向都不固定的电流，这种电流对材料的腐蚀称为杂散电流腐蚀，也可以简称为电腐蚀。杂散电流又分为直流杂散电流和交流杂散电流两类。直流杂散电流对金属的腐蚀机理同电解原理是一致的，即阳极为正极，阴极为负极，进行电化学反应。直流杂散电流造成的腐蚀很严重。
交流杂散电流一般为工频杂散电流，一般交流杂散电流腐蚀的危害性要比直流腐蚀小，在同样的电流密度下交流腐蚀量比直流的要小，但是交流电的集中腐蚀性强。
1.4微生物腐蚀
微生物自身对钢并不直接具有侵蚀作用，而是其生命活动的结果参与腐蚀的间接过程。主要表现为新陈代谢产物的腐蚀作用（微生物能产生一些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸、有机酸和硫化物等，增强了环境的腐蚀性）；微生物的活动影响电极的动力学过程（如硫酸盐还原细菌的存在，能促进腐蚀的阴极去极化过程）；改变了金属周围环境的状况（如氧浓度、盐浓度及pH值等），形成局部腐蚀电池；破坏保护性覆盖层的稳定性。微生物腐蚀多发生在地势较低的沼泽地带及有机质含量较高的土壤中。
2接地网腐蚀影响因素的分析
接地体金属材料的土壤腐蚀除了受钢材料本身的影响外，更多的是受土壤理化性质及其他一些外界因素的影响。土壤电阻率取决于含水量，而去极化性质则取决于透气性和微生物的作用，另外雨水、温度、空气流动和阳光等气候因素都能引起土壤性质的显著变化，进而直接影响到土壤中金属腐蚀速率，尤其是各种因素的相互作用使得金属的土壤腐蚀规律变得更复杂。
2.1土壤含水量
影响接地体腐蚀的土壤水分受当地的气候条件如日照、降雨量的影响，也与土壤本身的物理结构（土壤孔隙度）有关。局部微电池腐蚀几乎不受土壤湿度的影响，土壤湿度对宏腐蚀电池影响较大。土壤湿度极干或湿腐蚀速率极低，半干半湿时腐蚀速率一般均较高。土壤含水量对钢的腐蚀电位影响很大，当土壤处于较低含水量状态时，提高土壤的含水量能显著降低钢的电极电位，当土壤含水量接近饱和时，小幅度改变土壤含水量不会引起钢电位的显著变化。
2.2土壤pH值
当埋地金属腐蚀决定于微电池或距离不太长的宏腐蚀电池时，腐蚀主要为阴极过程控制，而绝大多数pH为6.5～9.0的土壤中阴极过程主要是氧的还原，与氢离子浓度无直接关系。土壤pH值在5～9范围内，pH不是影响腐蚀速率的因素。并且由于土壤具有缓冲性能，即使是pH为中性的土壤，有的腐蚀性仍较强，这与土壤总酸度（单位重量土壤中吸附氢离子的总量）有关。
2.3土壤含盐量
土壤含盐量一方面对土壤腐蚀介质导电过程起作用，另一方面参与碳钢的电化学反应，主要表现在阴离子的促进作用，如Cl－离子破坏金属表面钝化膜，促进阳极过程；SO42－离子促进钢的腐蚀；CO32－离子抑制钢的阳极过程。
2.4土壤电阻率
对于微腐蚀电池，土壤电阻率不影响腐蚀速率；对于宏腐蚀电池，特别是阴、阳极相距较远时，电阻率起着主导作用。
2.5气候条件
气候条件包括大温度、通风状况、降雨、蒸发等，是通过影响土壤理化性质及微生物活动来影响土壤腐蚀性的，所以土壤腐蚀性并不是恒定的，有周期性和季节性变化。
3结束语
接地体埋设在地下，对接地体的翻修改造相当困难，费用也是巨大的。如何改善接地性能的稳定性，延长接地体的使用寿命是有待探讨的课题。
（编辑：王昕敏）
锅炉金属腐蚀形态分析 篇7
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
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宁波项目车辆腐蚀状况分析 篇8
自宁波地铁1号线车辆正式运营以来, 先后在宁波1号线及宁波1号线增购项目车辆上多个部位陆续发现了零部件的生锈现象, 为分析生锈原因, 消除锈蚀对车辆造成的不利影响, 针对宁波当地气候情况、车辆锈蚀部位、锈蚀程度、车辆运行情况、洗车环境等多个方面进行了调研, 并对车辆材质、防腐蚀措施等进行了详细分析, 最终确定了车辆的锈蚀原因, 并提出了处理建议。
2 车辆锈蚀情况
在对宁波1号线已运营车辆普查发现, 所有车辆均存在不同程度的锈蚀现象, 且锈蚀出现在车辆不同部位, 车顶受电弓安装紧固件、车下转向架结构件及紧固件均有不同程度的锈蚀, 锈蚀情况如图1和图2所示。普查中发现车辆生锈部位存在车辆右侧生锈严重, 左侧相对轻微特点。
3 原因分析
3.1 气候及线路特点
宁波市倚山靠海, 夏天宁波东刮东南风 (冬天刮西北风) , 雨水酸性较大且多, 2013年酸雨情况为降雨p H值4.69, 酸雨频率为84%, 酸雨程度较其他城市严重。
宁波1号线线路为东西向, 每列车的头车朝东, 尾车朝西, 车辆来回运营不调头, 即以头车为前进方向, 整列车的右侧始终朝南, 左侧始终朝北, 其中部分为高架线路, 车辆在此路段为地面行驶, 其余路段为隧道行驶。
3.2 车辆用材清查
针对车辆修锈蚀部位, 对车辆材质及防腐措施进行了复查, 涉及材料及防腐措施如表1。
由表1可以看出, 采用不同防腐措施进行的表面处理均出现了锈蚀现象。
3.3 车辆清洗
地铁公司对车辆进行高压喷雾润湿后, 采用滚刷方式对车辆外表面进行清洗, 自然晾干。车辆先后使用了两种清洗剂与水混合用于车辆的清洗, 清洗剂p H值均为7~8, 符合车辆设计要求清洗剂p H值7<p H<9。
除车辆清洗外, 日常维护中还采用清洗剂对车辆标识不清晰部位进行擦洗, 但该类擦洗不可能造成多处腐蚀现象。
3.4 线路情况
线路情况调研发现, 隧道中地面和隧道两侧较为干燥, 轨道未见异常现象, 高架部分轨道的固定螺栓, 涂油部份未锈蚀, 未涂油部分出现锈蚀, 如图3、图4所示。
4 试验验证及改进措施
4.1 试验验证
锈蚀现象发生后, 对车辆用材及防腐涂层尤其生锈紧固件材质进行了复查, 复查结果显示各项性能均符合相关标准。
宁波1号线项目车顶受电弓紧固件为螺栓 (A4不锈钢) +垫圈 (达克罗) +螺母 (A4不锈钢) 安装结构, 分析认为, 不同材质的金属在潮湿环境里相接触会产生电腐蚀现象, 使电位较低的金属出现锈蚀。针对此进行了盐雾环境下混装紧固件和达克罗垫圈的抗腐蚀对比试验, 试验显示48 h后, 混装紧固件即出现明显腐蚀现象, 72 h后, 混装紧固件腐蚀严重, 达克罗垫圈无腐蚀现象, 如图5所示。
上述试验表明混装紧固件确实存在电腐蚀现象, 在上海11号线、武汉1号线等项目中均出现过相同问题, 在将达克罗垫圈更换为不锈钢材质后问题已解决。
4.2 改进措施
4.2.1 将DAC垫圈更换为A2不锈钢垫圈
由于车顶紧固件出现的锈蚀现象较早, 在前期的问题处理过程中, 单纯地针对电腐蚀现象将宁波1号线增购项目中垫圈 (达克罗) 更换为A2不锈钢, 而未考虑到宁波的气候特点, 在车辆运行一段时间后, 同一位置的A2不锈钢垫圈仍然发生了腐蚀现象。
4.2.2 将A2钢更换为A4不锈钢
针对车辆其他部位的锈蚀情况及现场调研结果, 分析认为, 宁波1号线项目车辆的锈蚀问题不仅是电腐蚀的结果, 与其所在的近海盐雾环境密切相关, 隧道内外锈蚀情况及车辆的两侧腐蚀差异现象便说明了这点。A2材质的紧固件在近海环境下, 仍难以满足抗腐蚀的需要, 对材料的选择进行了进一步地分析, 选择耐腐蚀性能更好的A4材质紧固件, A4材质为耐酸钢, 在近海具有足够的耐腐蚀性, 见表2。
5 结语
宁波轨道交通1号线出现的腐蚀问题除部分为电腐蚀外, 大部分为近海环境下的盐雾腐蚀造成。
对于紧固件应尽量采用抗腐蚀性能较高的A4材质, 并确保不混装其他材质紧固件, 对于结构件, 建议适当采取增加镀层厚度、更换涂层方式进行防腐措施, 并保证对部件表面涂防锈油进行腐蚀防护。
在近海盐雾环境下, 宁波城市酸雨较重, 一味增加腐蚀裕量和增加防腐涂层的寿命并不是合理有效的措施, 一旦涂层受到破坏了, 腐蚀马上就会很明显。大部分碳钢在酸性溶液下, 腐蚀得非常快。因此, 在选用合适材料前提下, 应尽量加强维护, 即使涂层的寿命再长, 亦不能保证避免锈蚀问题。经常维护才是预防和及早发现问题的有效途径。
参考文献
[1]DIN 25201-5-2005有轨车辆及其部件设计准则螺栓紧固第5部分:防腐蚀[S].
波音飞机腐蚀防护要点分析 篇9
关键词：波音飞机,腐蚀防护,要点分析
引言
波音飞机由于长时间使用, 腐蚀现象会日益严重。因此, 机务工作者的重要任务之一是对机体结构腐蚀防护。腐蚀的预防工作不但是对波音飞机采取技术手段防治腐蚀, 而且与飞机制造厂密切相关。因此, 飞机制造厂也应当做好飞机腐蚀防护。一方面, 波音飞机腐蚀发展带来飞行安全问题, 不利于乘客安全。另一方面, 腐蚀会提升波音飞机维护成本, 造成资金浪费。本文主要对波音飞机腐蚀防护要点进行分析。
一、腐蚀原因分析
1.1潮湿的空气
潮湿的空气是造成波音飞机腐蚀的主要原因。一般来讲, 潮湿空气和地理环境具有十分密切的联系。我国的地理环境非常复杂, 并且受到季风影响明显。一般来讲, 我国大部分地区处于潮湿东南季风以及西南季风控制下。因此, 东南、西南地区降水量以及湿度比较大, 从而造成这些地区机场的波音飞机的腐蚀问题严重[1]。
1.2海洋大气腐蚀
海洋大气的主要特点是含盐量高以及湿度相对较高。海水中含有大量氯离子, 氯离子通过海洋大气接触波音飞机, 从而引起波音飞机腐蚀, 海洋大气中的氯离子对飞机具有很强的腐蚀作用。
1.3工业大气腐蚀
由于工业发展, 工业排风气体中含有腐蚀性气体。腐蚀性对金属具有很强腐蚀作用。例如工业大气中的二氧化硫气体, 一般来讲, 二氧化硫在大气中含量超过百分之一, 就能明显腐蚀金属, 因此, 工业大气能够造成对波音飞机的腐蚀[2]。
1.4飞机内部腐蚀
主要包括两点:首先, 乘客在乘坐飞机过程中会排出水分, 其次, 湿度较大时候, 波音飞机处于水分饱和状态。因此, 当波音飞机上升, 飞机内部温度下降, 从而造成水分凝结, 由于水分大量存在, 促使波音飞机结构部件等腐蚀。此外, 厕所污水流入飞机结构之上或者厨房饮料等留在飞机结构上, 同样引起波音飞机结构性的腐蚀[3]。
二、腐蚀防护要点
2.1对机务人员防护要点
作为机务人员, 波音飞机腐蚀防护要点主要包括以下几点:
第一, 腐蚀防护培训。应当加强对相关波音工作人员的培训以及教育, 促使每个工作人员重视波音飞机腐蚀防护工作, 自觉做好飞机防腐工作。只有全体工作人员对波音飞机腐蚀防护工作负起责任心, 才能保障波音飞机腐蚀防护工作顺利开展。
第二, 保障排水系统通畅波音飞机工作人员应当经常性检查飞机内部的排水管道, 从而保障排水系统通畅。此外, 波音飞机的货舱以及客舱等区域应当经常通风, 从而保障飞机内部水分排出。
第三, 定期清洁污染区域飞机工作人员应当经常性清洁飞机污染区域, 对于电解质污染区一级强腐蚀介质区域应当喷涂防腐剂。
第四, 确保地板密封性。相关工作人员应当时常检查厕所厨房的地板十分密封, 如果没有密封或者损坏, 应当采取有效措施修复地板。
第五, 加强装卸管理。波音飞机装卸货物过程中, 应当注意避免装卸货物造成飞机地板损坏或者腐蚀性物质进入地板, 避免飞机结构性腐蚀。
第六, 防止微生物滋生飞机相关人员应当防止飞机油箱的微生物蔓延, 确保油箱排水通畅, 飞机油箱内应当定期加入杀虫剂, 从而减少细菌滋生。
第七, 严格防腐工艺应当严格防腐工艺。确保飞机质量, 避免飞机腐蚀[4]。
2.2针对飞机设计防护要点
针对波音飞机结构方案设计而言, 应当根据飞机使用环境以及功能要求制定从而进行波音飞机防止腐蚀工作, 一般来讲, 主要做到以下几点:
第一, 针对波音飞机进行合理地结构设计。第二, 波音飞机设计中, 应当选用耐腐蚀的材料, 不合格的材料应当杜绝使用。第三, 建立合理的防护体系, 对飞机防腐蚀设计层层把关。第四, 设计中, 应当对波音飞机上异种金属零件腐蚀加强控制。第五, 波音飞机表面设计, 应当确定强化型的飞机表面, 从而减少腐蚀。第六, 采用密封剂进行波音飞机的防腐密封设计。
第八波音飞机的设计图纸应当明确防腐蚀要求。制造部门对飞机图纸进行性严格的审查, 包括飞机的外部构建以及结构零件等的审查。设计图纸中, 明确防腐蚀的要点区域, 从而方便相关工作人员日常维护。
2.2.1有机防护涂层防护要点
首先, 外部油漆以及颜色应当符合飞机热稳定设计具体要求。此外, 根据飞机的零件材料、部位、环境条件要求选择优秀有机涂层, 不但底漆以及面漆相互配套, 而且底漆与密封胶相互配套, 暴露外部环境内表面视为外表面.经常处腐蚀环境的内表面视为外表面进行涂层。最后, 确保各零件防护性能前提下, 应对各零件涂层厚度进行严格的控制。
2.2.2表面强化处理防护要点
波音飞机的超高强度钢以及超高强度的铝合金加工锻炼过程中, 应当按照飞机制造相关标准进行喷丸处理, 此外, 喷丸处理后, 波音飞机的零件不能进行其他机械加工或者校形。如果一定要对已经喷丸处理的飞机表面进行加工或者校形, 应当根据加工量严格按照相关规定实施操作。
2.3结构防腐设计改机
结构防腐设计改机主要是根据飞机的不同以及不同材料, 从而采取不同的防护方法, 制定科学的防腐蚀方法。首先, 应力腐蚀。就是不改变波音飞机的接头材料, 消除接头装备应力, 并且减少孔轴之间的干涉量, 增加飞机防护涂层从而防止应力腐蚀。其次, 电偶腐蚀。主要是在相对较湿的腐蚀环境下。将飞机金属部分与腐蚀介质进行隔离处理, 从而消除腐蚀介质, 防止波音飞机电偶腐蚀现象的发生。最后, 缝隙腐蚀。波音飞机缝隙腐蚀应当清楚缝隙之内的腐蚀产物以及封堵缝隙的方法阻止缝隙之处形成腐蚀。此外, 均匀腐蚀。波音飞机的前墙腹板以及油箱壁板等部分容易出现均匀腐蚀现象。应当在涂上防护底漆。针对油箱壁板腐蚀现象, 在喷涂底漆之后, 应当再喷涂一层面漆以及喷涂一层多功能的密封胶, 从而保障均匀腐蚀问题能够得到彻底解决。提高波音飞机质量应当从以上几个方面采取有效措施, 增加飞机安全性以及稳定性。
三、控制腐蚀等级
3.1一级腐蚀
所谓一级腐蚀, 是腐蚀属于局部性的。腐蚀程度较为轻微, 然而, 根据实践表明, 主要是轻微腐蚀, 以后会演变为大面积的腐蚀。因此, 应当在发现轻微腐蚀后, 采取相关措施清除腐蚀区域, 保障波音飞机质量。
3.2二级腐蚀
二级腐蚀是腐蚀面积较大, 属于大面积腐蚀, 采取一般手段修复或者清除损伤依旧超出相关标准的极限, 应当采取相关措施补救, 从而保障波音飞机的健康与安全。
3.3三级腐蚀
三级腐蚀对于飞机飞行影响比较严重, 是关键结构件出的腐蚀。三级腐蚀是程度最高的腐蚀, 直接影响飞机性能以及安全性。腐蚀面积大并且集中在关键部件位置。应当立即采取相关措施进行补救。
四、结语
综上所述, 波音飞机腐蚀防护工作对于飞机的安全性以及延长寿命具有重要意义。相关工作人员应当加大力度进行波音飞机腐蚀防护工作。认真总结腐蚀原因以及控制腐蚀等级, 做好波音飞机维护保养工作, 保障飞机以及乘客安全, 从而促使波音飞机向高可靠性、高安全性方向发展。
参考文献
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[3]王长春.微小型、低功耗飞行器腐蚀环境在线监测节点的研制[D].南京航空航天大学, 2013.
船舶腐蚀环境分析及防护 篇10
关键词：船舶,腐蚀成因,涂料
船舶腐蚀是一个非常复杂的化学现象, 表现为腐蚀环境多样、腐蚀形态各异、腐蚀原因不同。而往往各种腐蚀又会相互交叉。比如船体某一处腐蚀, 通常会是几种腐蚀的共同作用的结果, 如果单独采用一种防腐措施, 仍然不能解决腐蚀现象, 需要对腐蚀机理进行全面分析。
1船舶腐蚀机理分析
1.1机械腐蚀
机械腐蚀通常包括应力腐蚀开裂、空泡腐蚀等。 应力腐蚀开裂是指船体部位受到外力或内部应力, 导致金属每部出现穿晶或沿晶的裂纹, 比如船舶停靠码头时需要拖船作业, 由于拖船的外力作用, 船体机构产生了内应力, 使结构产生弹性或小的塑性变形, 破坏了金属表面保护层, 降低了抗腐蚀能力;空泡腐蚀是由高速且不规则的液体流动产生的空泡对金属表面保护膜产生的破会, 通常被称为“水锤现象”, 最典型表现比如所有海水系统, 必须进行合理的流速设计。
1.2电化学腐蚀
当船体处于飞溅区及潮差区的干湿交界处, 氧气作用于船体的干区和湿区浓度存在差异, 形成了氧浓差电池效应, 船体干区氧气含量充足, 形成阴极而受保护, 船体湿区因缺氧而形成阳极而受到腐蚀。而实际表现是在海水的空泡腐蚀的共同作用下, 漆膜容易脱落, 致使保护手段失效, 而产生电化学腐蚀作用。 电化学腐蚀产生的部位和表现其实有很多, 比如压载舱内压载水的排空和进水, 在阳光作用下, 边柜内会产生高温水蒸气, 也会产生电化学作用。 如果船体续建部位的材质和原材质不同, 同样会发生电化学腐蚀作用。海水管系续建时, 如其材料应与原系统材料不同, 也要发生电化学腐蚀。
1.3生物腐蚀作用影响
如果船舶长期处于海水中, 会有海生物附着, 一是影响航速和经济性, 二是海洋生物会产生化学腐蚀, 使船底漆脱落, 失去保护作用。 而海生物本身也会产生具有腐蚀性的排泄物, 和船底材质直接发生化学作用。
2船舶腐蚀防护技术
2.1主动防护措施
主动防护是指阴极保护, 使船舶整体作为阴极, 避免电化学腐蚀。 机理是当两种化学性质不同的金属在电解质溶液中电性连结时, 负极金属成为阳极而与电解质溶液发生化学反应而腐蚀, 正极的金属变成阴极受到保护而不受电解质溶液的腐蚀。如果采用比钢铁电极电位更负的金属与钢铁电性连结, 使钢铁整体上成为阴极, 或给钢铁不断地加上一个与腐蚀时产生的腐蚀电流方向相反的直流电, 同样使钢铁在整体上成为阴极, 并且得到极化, 则可使钢铁免遭腐蚀, 得到保护。 这种电化学的保护方法, 称之为阴极保护法。常用的阴极保护法有两种, 即“牺牲阳极保护”和“外加直流电阴极保护”。 目前, 船体通常使用的牺牲阳极材料主要有铁合金阳极、高效铝合金阳极、三元锌牺牲阳极等。 外加电流保护技术原理和牺牲阳极保护是一样的。 它是将直流电源加入到钢板与阳极之间, 然后利用海水构成回路而起到保护作用。 在该技术中, 钢板得到电源输入的保护电流, 使其形成阴极并得到相应的保护。
“牺牲阳极保护”的特点是方法简单易操作, 且价格较便宜; “ 外加直流电阴极保护”装置的一次性投资较大, 但它具有性能稳定、基本免维护等优点。外加电流保护技术具有电流、电位可调节性强, 设计保护寿命长等特点。 因此, 在今后的发展中, 改进辅助阳极的排流量、外加电源的可靠性和参比电极的长期稳定性将是研究的重点方向。
2.2被动防护
被动防护主要是采用涂料, 由于船舶各部位腐蚀环境的差别, 所采用的涂料也是千差万别, 即使是同一腐蚀环境中, 所采用的涂料也不一定相同。 船底部分, 一般要涂装防锈层、中间层和防污层, 既要防止船底的氧化作用, 又要防生物附着;水线区由于受到海水干湿交替作用, 所以水线部位的涂料必须有良好的耐水性、耐候性、耐干湿交替性, 还要具有良好的机械强度、耐摩擦和耐冲击;大气曝露区由于受到盐雾、大气和阳光的作用, 要求涂料有优良的防锈性、耐候性、抗冲击与摩擦性能, 还要有保色性和保光性;压载水舱环境湿热、盐分高, 所以要求涂料要有优良的耐水、耐盐雾、耐干湿交替和抗腐蚀性能;饮水舱涂料要求具有耐水性、无毒性, 所含元素对人体不能造成损害;机、 泵舱的舱顶和舱壁涂料要求不易燃烧和耐水性和耐油性等等。
环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、橡胶类防腐涂料、氟树脂防腐涂料、有机硅树脂涂料、聚脲弹性体防腐涂料以及富锌涂料等, 其中环氧类防腐涂料所占的市场份额最大。 所以高性能、环保、节能、便捷是船舶涂料的发展方向, 需要注意的是, 防腐涂层的效果不仅仅取决于材质, 与涂装之前的表面处理质量、涂膜厚度、涂装时的气候条件及涂装工艺等诸多因素有关。
3结束语
综上所述, 腐蚀防护的实质是降低材料与环境条件之间的电化学反应速度。因此, 改善材料、改变环境、把两者隔离、或者减少离子、氧、 水在材料与环境之间的交换是相应的措施。 选择何种腐蚀防护措施, 要视具体的使用条件而定, 是采取何种腐蚀控制技术和何时采用腐蚀控制的重要环节, 而环保、低成本、安全、易施工、高性能是腐蚀防护技术发展的总趋势。
参考文献
[1]菅恒康, 赵俊, 张文喆, 等.船舶防腐蚀阴极保护法系统稳定性设计[J].环境研究与监测, 2012 (03) :46-48.
某S135钻杆腐蚀穿孔失效分析 篇11
关键词:钻杆穿孔失效分析氧腐蚀
中图分类号:TE921文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0033-02
Abstract: The failure reason of S135 drill pipe was studied through mechanical properties testing, optical morphologies and fracture analysis. Results show that mainly reason of failure is severe oxygen corrosion on one side inner face of drilling pipe. Under the effect of alternating stresses, the cracks are first initiated in the corrosion pit of upsetting transitional band and expand quickly. Drill pipe’s washout failure belongs to early oxygen corrosion failure.
Key Words:drill pipe; washout; oxygen corrosion; failure analysis
1 引言
据某井现场提供资料,穿孔钻杆所在井钻进至井深5327.93米时发现泵压由20.1MPa下降至18.4MPa,泵冲由154spm升至170spm。經检查地面循环系统,排除地面原因后起钻检查钻具,发现钻具刺漏。钻具组合:Φ311.15mmPDC+241.3mmDC×2根+309mmSTB+241.3mmDC×1根+203.2mmDC×5根+177.8mmDC×6根+127mmDP×251根+139.7mmDP。
2 宏观分析
发生穿孔的钻杆试样形貌如图1所示,刺孔呈近似圆形,管体外表面有轻微的腐蚀痕迹,将试样剖开,刺孔所在一侧内壁有规则排布的3列深腐蚀坑,腐蚀坑主要分布在钻杆内加厚区及紧邻内加厚区的管体部分,如图2所示。经磁粉探伤,刺孔尖端及钻杆管体内、外表面腐蚀坑内均未发现有扩展裂纹。
3 理化分析
3.1 力学性能分析
从穿孔失效钻杆管体上取试样,用Baird Spectrovac2000直读光谱仪检测其化学成分,结果表明钻杆化学成分中的S和P含量符合SY/T5561-2008[1]标准要求。从刺漏失效钻杆样品上分别取宽度为25.4mm的全壁厚条形拉伸试样和规格为7.5×10×55mm的纵向夏比V型缺口冲击试样,拉伸和冲击实验条件为室温,实验结果见表1。由表可见,失效钻杆的拉伸性能和纵向冲击功符合SY/T5561-2008标准要求。
3.2 金相分析
在失效钻杆穿孔和腐蚀坑附近取样,分析材料中的夹杂物等级和晶粒度。钻杆管体试样材料中的非金属夹杂物等级为A0.5,B1.0,D0.5,组织为S回,晶粒度等级为9.5级,如图3所示。钻杆管体刺孔受泥浆冲刷,没有发现扩展裂纹。钻杆内壁存在多处深而宽的腐蚀坑,腐蚀坑内有灰色腐蚀产物,腐蚀坑周围组织与基体组织相同,腐蚀坑底部无裂纹形成,如图4所示。
3.3 微观形貌分析
从穿孔钻杆管体内壁的腐蚀坑处取样,采用扫描电子显微镜观察腐蚀坑形貌如图5所示,高倍下观察发现,腐蚀坑底部覆盖着一层疏松的腐蚀产物,未发现有裂纹存在。对坑底腐蚀产物的能谱分析结果如图6所示,腐蚀产物的主要组成元素为Fe、O、C、S、Cl等。将腐蚀坑内物质取出进行X射线衍射分析,分析结果如表2所示,腐蚀坑内的物质主要为Fe的氧化物、部分泥浆及岩屑成分。由图6和表2可以确定,腐蚀坑内的腐蚀产物主要由于氧腐蚀造成的。
从钻杆腐蚀坑的能谱分析结果可以看出,钻杆腐蚀坑底含有一定的Cl元素,Cl离子本身对材料不产生腐蚀作用,它的作用主要是加速腐蚀的进行[2]。氧腐蚀产生的Fe3O4覆盖在腐蚀坑表面,从而使得坑内的PH值下降,弱碱性腐蚀介质变为酸性腐蚀介质,进一步加速Fe的溶解,使腐蚀坑进一步扩大加深。另一方面由于腐蚀坑内因Fe2+、H+等阳离子过剩形成电场,使得泥浆中的阴离子(如Cl-)借助“电泳”作用进入腐蚀坑内,造成富集。腐蚀坑内的这种强酸环境使得坑内壁成为活性小阳极,而坑外大片的金属仍处于钝态为阴极,从而构成大阴极/小阳极的腐蚀电池,使腐蚀坑加速生长。由于钻杆内加厚过渡带附近结构发生突变,钻井泥浆在此部位形成涡流,冲刷作用较小,氧化物又有一定的强度,因而腐蚀覆盖物不易被冲掉而使得该部位的腐蚀明显较其他部位严重。
4 综合分析
失效钻杆的化学成分和力学性能符合SY/T5561-2008标准要求。穿孔钻杆内、外壁腐蚀坑微观显微分析表明,内外壁腐蚀坑底部均未发现微裂纹,钻杆失效可以确定为腐蚀失效。
从能谱分析和X射线衍射物相分析结果判定,钻杆腐蚀主要是由于氧腐蚀造成的。氧腐蚀一般发生在中性或弱碱性环境中。失效钻杆所在井钻井液的pH=9,为碱性,当钻井液中有游离态氧存在时,钻杆内、外壁金属易发生吸氧腐蚀,钻杆表面的溶解氧腐蚀是氧去极化过程,腐蚀机理[3]为:
阳极反应:Fe→Fe2++2e
阳极反应:O2+2H2O+4e→4OH-
Fe2+发生水解:Fe2++2H2O→Fe(OH)2 +2H+
亚铁离子被进一步氧化成三价的铁离子:4Fe2++6H2O+O2→4FeO(OH)+8H+
FeO(OH)即为Fe2O3-H2O,通常处于腐蚀产物的外层,失水后形成的红棕色的Fe2O3,Fe2O3与FeO结合形成Fe3O4(FeFe2O4)。
对于内壁涂刷了有机涂层的钻杆,完整内涂层的存在可以有效避免金属基体与腐蚀介质的接触,从而保护钻杆内壁免受腐蚀。但内涂层一旦局部发生剥落,裸露的金属基体处将形成以金属基体为阳极的小阳极/大阴极腐蚀电池,这样钻杆内壁涂层剥落处的局部腐蚀速度将明显大于没有内涂层的钻杆。一般来说,金属在静止溶液中比在流动溶液中更容易发生腐蚀。钻杆起出后,内外壁都粘附着一层湿泥浆,如果这层湿泥浆不及时清洗干净甚至不进行清洗,钻杆管体便会更加充分地接触氧气而将使得钻杆的腐蚀速度大幅度增加。钻杆的外表面暴露在空气中,比较容易被风吹干,但管内壁粘附的泥浆则不易干燥,这些残留的泥浆会比钻井时更加充分地溶解氧气,使得阴极极化加速,从而使得内壁腐蚀加速。
发生刺漏失效的钻杆的内壁腐蚀集中分布在一侧,而另一侧涂层完好,基本未发生腐蚀,推测该钻杆内壁的腐蚀可能是由于钻杆起出后未及时清理内壁的的泥浆而造成的。另外,腐蚀集中分布在钻杆内加厚区及与其紧邻的管体部分,该区域是钻杆尺寸结构变化点,存在较大的应力集中。在钻井过程中会在该区域产生泥浆涡流作用,从而使得该区域的腐蚀速度明显大于其他位置,当腐蚀坑深度达到临界深度时,高压泥浆将在腐蚀坑底形成刺孔,导致钻杆失效。钻杆刺孔形貌与腐蚀坑形貌非常相似,且在刺孔周向两侧没有发现扩展的微裂纹,从而佐证了刺孔的形成是由腐蚀穿孔形成。
5 结论和建议
(1)失效钻杆的化学成分和力学性能均符合SY/T5561-2008标准要求。
(2)钻杆的穿孔失效属于氧腐蚀失效,泥浆中氯离子的存在加速了腐蚀。
(3)建议钻杆起出后应及时用清水清洗内壁,并充分干燥后进行存放。另外,钻杆失效后要及时进行失效分析,查找原因,避免失效事故的重复发生。
参考文献
[1]SY/T5561-2008 摩擦焊接钻杆[S].中华人民共和国石油天然气行业标准.
[2]赵文珍,宋余九,宋治等.新疆S135钻杆失效分析[J].石油专用管,1989:61-75.
加工高硫油腐蚀分析 篇12
1 扩大高硫原油加工量是大势所趋
硫存在于所有原油中，在不同的原油中硫含量差别较大。通常将含硫量高于2%(w%)的原油称为高硫原油，低于0.5%(w%)的原油称为低硫原油，而含量介于0.5%～2.0%(w%)的原油称为含硫原油。我国原油硫含量大部分都很低，如大庆原油为0.08%，属于低硫原油;胜利原油为0.82%，属含硫原油。而国外原油含硫量都比较高，如阿曼原油为1.68%，伊朗原油为1.63%，沙特原油为2.03%，属含硫原油和高硫原油。
中国原油资源总量不足，随着我国经济的持续增长，国内原油需求也将迅速增加。由于国内原油产量难以有明显增长，而石油产品需求仍将以一定幅度增长，原油进口量势必逐年增多。
由于中东原油普遍含硫高但价格相对较低，对于炼化企业尤其是对以加工进口原油为主的企业而言，由于原油成本占其总成本的80%～90%，通过炼制高硫原油来降低成本提高效益，显得越来越重要。
2 炼制高硫原油对设备及人员的危害
我国炼油厂大多是以中国原油的性质为依据进行设计的，加工进口高硫或含硫原油，存在着一些事故隐患，主要有以下几种。
2.1 设备腐蚀加剧，引发设备和火灾事故
2000年6月26日，茂名石化公司焦化车间管线严重腐蚀破裂，高温热油喷出着火，造成1人死亡。据了解，2000年1～9月份，茂名石化炼油厂由于腐蚀造成管线、设备泄漏进行抢修88次;广州石化总厂炼油厂由于腐蚀造成管线、设备泄漏进行抢修27次;长岭炼化公司2000年因介质腐蚀冲刷造成泄漏等设备故障大144次。如此频繁的事故，主要是由加工高硫原油造成的。
原油中的硫化物主要有硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、多硫化物(RMSM)等。这些硫化物中参与腐蚀反应的主要是H2S、S、RSH和易分解成H2S的硫化物，一般称其为腐蚀源或活性硫。其它硫化物，如硫醚、噻吩等对炼油设备无腐蚀作用。硫化物对设备、管道的腐蚀与操作温度有很大关系，温度高，热分解快而多，活性硫浓度增加，腐蚀加快。
(1)低温轻油部位的HCl-H2O腐蚀。
原油开采出来时伴有水分及NaCl、CaCl2、MgCl2等盐类。在炼制过程中，CaCl2和MgCl2很容易受热水解生成腐蚀性很强的HCl;原油中的硫化物则分解成H2S。HCl随轻组分及水分从塔顶逸出，在塔顶部和冷凝冷却系统中形成p H值很低的冷凝液，即形成了HCl-H2O-H2O型腐蚀介质，使设备受到严重腐蚀。
这种腐蚀常出现在常减压装置的初馏塔顶和常减压塔顶部的塔壁、塔盘以及相应的冷凝冷系统。
(2)高温硫化腐蚀。
原油中的硫化物在高温下分解出以H2S为主的活性硫化物与钢反应生成FeS，当设备壁温高于250℃时腐蚀开始加速，在340～400℃时，硫化氢分解成S+H2，产生的元素硫比H2S有更强的活性。加氢装置存在H2-H2S腐蚀介质环境，它对碳钢和低铬钢的腐蚀速率将随着温度升高而增加。
炼油厂属于高温硫化氢腐蚀的装置有常减压蒸馏、催化、加氢精制、减粘等。
(3)高温钒的腐蚀。
中东高硫原油中钒含量较高，如伊朗、阿拉伯重油汇总钒含量均超过30mg·t-1，存在钒腐蚀问题，对催化裂化再生器和加热炉均有影响。
(4)连多硫酸（H2SxO4）的腐蚀。
连多硫酸很容易引起奥氏体不锈钢产生晶体型的应力腐蚀破裂。靠近焊缝的区域长期在高温(350～450℃)下工作后，在连多硫酸的作用下特别容易产生应力腐蚀破坏。
2.2 硫化亚铁自燃引发火灾爆炸事故
硫化亚铁能够在处理高(含)硫原油的设备内积聚，它能经受住油品蒸气和水的冲刷、洗涤。当硫化亚铁暴露于空气中时，即使在较低的温度下，也会自燃。当有碳氢化合物蒸气存在时，就会由于硫化亚铁的自燃而引发火灾和爆炸事故。
2.3 H2S对操作人员的危害
原油中硫化物在高温下分解出的H2S是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈的刺激作用。高浓度时可直接抑制呼吸中枢，引起迅速窒息而死亡。
在1984～1994年的11年中，美国发生硫化氢中毒致死事故80起，石油行业22起。绝大部分的硫化氢中毒都发生在有限空间。从去年的统计情况看，我国发生硫化氢中毒20起，共100人中毒，其中42人死亡，属于严重的职业危害事故。
从发生硫化氢中毒的部位看，塔器检修发生中毒者居多，污水系统次之。
3 加工高（含）硫原油的安全对策
3.1 工艺方面的安全措施
(1)高(含)硫原油与低硫原油混炼。
(2)严格脱盐脱水操作，使其出口含盐量控制在<3mg·L-1范围内。
(3)做好塔顶防腐。采用注氨、有机胺等中和剂，注油溶性缓释剂、注水等措施来提高塔顶工艺防腐水平。
(4)采用加氢脱硫、循环氢脱硫、柴油精制、汽油脱硫醇、液化气脱硫醇、干气脱硫、硫磺回收及含硫污水处理等工艺，尽可能脱去产品及中间产品中的硫。
(5)尽量减少开停工的次数，降低设备在停工时产生连多硫酸的可能性。
(6)停工期间对设备进行充氮气保护，防止连多硫酸的生成，或用碱液进行局部清洗，把设备表面生成的连多硫酸中和掉，同时可防止硫化亚铁自燃造成事故。
4.2 设备方面的安全对策
(1)对于低温轻油部位，除了从选材方面控制减少腐蚀外，冷凝、冷却器可采用CH784涂料等作为防护层，效果也较好。
(2)高温腐蚀部位有常减压蒸馏、催化、加氢精制、硫磺回收、酸性水汽提等，在腐蚀严重的环境可采用Cr9Mo和8-8钢。
(3)连多硫酸的防护。在设备的制造和安装焊接时，尽可能采取措施减少热应力和焊接变形引起的残余应力。应选用不易形成贫铬区的稳定型不锈钢(如SUS347、SUS321等)，并控制好稳定化元素(如Nb、Ti)的含量。也可选用奥氏体+铁素体双相不锈钢或铁素体不锈钢。
4.3 管理和教育方面的安全对策
(1)加强教育，使职工了解加工高(含)硫原油的事故隐患，有目的地采取措施。
(2)对现有的工艺操作规程、工艺指标进行修订，并严格执行。
(3)对生产介质中的总硫含量沿工艺流程的分布情况进行调查、分析，做到心中有数。
(4)建立原油加工档案及其腐蚀数据库;建立工艺防腐数据库;建立缓释剂、中和剂、防腐涂料等使用的数据库;建立材料防腐的数据库，实行材料升级后的跟踪;建立重点装置腐蚀严重部位、关键设备的跟踪档案。
(5)加强设备、管线的定期检测、定点测厚;对有可能产生硫腐蚀或有可能生成硫化亚铁的设备，做到每年开罐检查清理一次，对生成的硫化亚铁要及时清理，不留隐患。
(6)对生产介质和作业环境中的硫化氢含量，需定期组织测定和评价，采取相应的防护措施。