防腐蚀工艺论文（精选8篇）
防腐蚀工艺论文 篇1
金属材料制品在使用中会受到不同形式的直接或间接的损坏,腐蚀是常见的损坏形式之一。据统计,每年由于金属腐蚀给国民经济带来的损失约占当年国民经济生产总值的1.5%~4.2%。工程机械尤其是大型工程机械,如大型挖掘机、推土机等,设备价值大,施工效率高,如果因腐蚀破坏而使设备报废和影响施工进度,对设备方和工程方都会造成损失。
工程机械制造主要以金属为主,而金属材料普遍存在腐蚀问题。当然,腐蚀的发生不仅和设备本身有关,还和工况有关。工程机械绝大多数都是室外作业,工况不确定,部分环境恶劣。工程机械的工况是无法改变的,但设备本身的防腐蚀能力是可以改变的。作为工程机械设备制造方,应该尽可能提高产品的防腐蚀性能,以适应恶劣的工况环境和延长设备使用寿命,为设备用户发挥最大效益。
1 防腐蚀设计
无论哪一种腐蚀形态,其发生都与温度、湿度、空气成分等环境因素密切相关。但就工程机械产品而言,我们无法改变其工作环境和大气条件,只能去适应各种工况和气候环境,要想减少或推迟腐蚀的发生,只能在产品的设计、制造上做文章。实际表明,许多腐蚀问题在设计时就留下了隐患,包括结构设计、选材及表面处理设计等。工程机械的防腐蚀工作同质量、成本工作一样,也需要从产品图纸设计开始。
1.1 从结构设计上避免腐蚀
结构设计不仅决定构件强度,还会影响到构件的防腐蚀能力。如方钢管结构的驾驶室,如果结构设计不合理,磷化、水磨时腐蚀介质进到驾驶门里或钢管空腔件内造成积水现象,从而锈蚀。
工程机械产品在整体布置上要考虑防止腐蚀介质的积聚,尽量避免封闭区域,或保持封闭系统通风和排水良好,如考虑整车的通风、散热,发动机尾气排放要通过净化、降温等;在外形设计上注意防护,避免积存水汽和尘土。注意外露件的保护,电器件与接头布置在内侧,或加防护罩壳。整车外露易腐蚀和易进水的部位设防尘罩。零部件设计时考虑其均匀腐蚀,选择一种或几种组合防腐方式。下面是实际设计中采用的一些具体的防腐蚀结构说明。
1)在设计中尽量采用圆角或在可能时规定磨圆拐角,整个设计都应考虑到便于对拐角处的打磨。
2)由于表面灰尘会引起金属的腐蚀,因此应避免装配后工件表面积存灰尘。
3)对于外露面或可以进入风雨的部位,尽量不采用点焊,而应该采用连续焊,不仅美观,而且防腐蚀效果好,能防止缝隙腐蚀的发生,如图1所示。而且,对于表面形状来说,对接的防腐蚀性能比搭接要好,如图2所示。
4)焊缝经过打磨和清理,会大大改善表面状态,提高防腐蚀能力。而且,对工件表面尽可能要求清理,使表面无焊渣、焊疤、焊瘤等表面缺陷。
1.2 从材料选用及表面处理上避免腐蚀
设计者最清楚产品或零件的用途、位置及所处环境,因此设计者在进行结构设计时应选择适合的材料,同时对产品或工件的表面涂层进行设计,在图纸上提出相应的表面处理方法及技术要求。当然,这要求设计人员必须对不同材料或不同涂层、镀层的防腐蚀性能、适用场合、工艺性及经济性等熟悉。比如,容易发生点蚀的工件可选用耐点蚀的合金材料,或对表面进行钝化处理,提高材料的稳定性;为防止缝隙腐蚀或电偶腐蚀的发生,可在接合面上涂上油漆,避免缝隙部位金属裸露或避免不同金属的直接接触。过去推土机的管夹都是普通薄板制作,两三年就可能严重锈蚀,对软管失去固定作用,导致软管与其它零件发生摩擦磨损,最终导致液压系统漏油。采用不锈钢材料后,寿命增加,避免了类似问题的发生。
2 防腐蚀工艺
显然,防止工程机械腐蚀的发生,就必须防止钢铁直接与水分、氧气及其它介质的直接接触。常用的工艺有涂装、电镀、氧化和涂防锈油。
2.1 涂装工艺
涂装是工程机械主要的防腐蚀工艺,也是获得产品良好外观的关键手段。
2.1.1 涂装前处理
前处理是提高涂层与基体之间结合力从而使涂层起到防腐蚀作用的关键。零件涂装前必须经过脱脂、除锈、修磨清理等前处理,彻底去除工件表面锈蚀、氧化皮、油脂及其它各种杂质,以保证涂层与底材之间的牢固结合和平整美观。工程机械零件前处理主要工序有抛丸和磷化。
抛丸处理效率高,除锈质量好,工程机械结构件基本上都采用抛丸作为涂装的前处理工艺。
抛丸处理效率高,但不适于薄板件,因为抛丸器抛射出的弹丸速度快,具有很强的冲击力,薄板件容易产生变形。工程机械虽然体积笨重,以结构件为主,但外部的护罩类零件主要还是薄板件。这类零件重量比重不大,但涂装面积占了很大比例,而且直接展现整机的外观质量,所以受到生产企业的重视。磷化处理的表面无论在表面平整度还是在涂层质量上都优于抛丸处理的表面,尤其对薄板件的处理不会产生变形。因此,磷化也是工程机械零件涂装重要的前处理工艺。尤其是采用电泳涂装的工件,一般必须采用磷化进行前处理。当然,考虑到效率,磷化处理主要应用于薄板件。由于锌系磷化的磷化膜与涂料具有良好的配套性能,在工程机械上也得到广泛应用。磷化和抛丸后的工件都应该在当天喷涂底漆,否则表面会产生二次锈蚀和受到二次污染。
2.1.2 涂料选用
按涂层分工程机械涂料有底漆、中涂、面漆。由于漆膜的附着力和耐腐蚀性能主要依靠底漆层,因此,工程机械用底漆必须具备下列特性:有良好的附着力,所形成的漆膜应具有极好的耐冲击强度、硬度、弹性等机械强度;必须具有极好的耐腐蚀性、耐水性和抗化学药品的腐蚀性;底漆是增强工件表面与腻子或面漆、腻子与面漆之间的媒介层,为使两者牢固地结合,而不发生“咬起”、“起皮”现象,底漆必须有良好的配套性、良好的施工性。
根据涂料是否含溶剂可分为溶剂型涂料、电泳涂料、粉末涂料。电泳涂料在工程机械行业的应用是近几年的事情。工程机械结构件较多,且外形尺寸较大,从成本和工艺角度都不适于采用电泳,但是薄板件采用电泳涂装还是可行的。粉末涂料可以直接喷涂在金属表面,兼具底漆和面漆的功能,也可以喷涂在底漆涂层之上,专门起装饰作用。电泳涂层和粉末涂层的防腐蚀能力都较溶剂型涂料涂层要好,在兼顾经济效益的前提下,应尽可能在工程机械产品上推广使用电泳涂料和粉末涂料。
2.1.3 涂覆工艺
涂覆工艺应据不同的涂料进行选择,就工程机械而言,溶剂型涂料可采用刷涂、浸涂空气喷涂、高压无气喷涂及静电喷涂等,电泳涂料只能采用电泳涂装,粉末涂料可采用静电喷涂。虽然设备投入大,运行费用高,但是近年来不少工程机械厂家都开始采用电泳涂装和粉末涂装。由于电泳涂装漆膜均匀连续,附着力强,涂层防护性能甚至远远超过锌镀层。某公司的产品覆盖件部分采用丙烯酸聚氨酯面漆喷涂,部分采用了粉末涂装,在出厂时颜色、亮度一致,但一年以后,丙烯酸聚氨酯面漆涂层褪色、失光明显,而粉末涂层基本保持出厂颜色和亮度。
对于溶剂型涂料,无论采用什么方式喷涂,首先都必须对涂料进行调配。面漆需要进行过滤,去除漆液中的杂质和颗粒物,避免形成颗粒、桔皮等漆膜弊病。调配完后应先静置半小时左右再进行喷涂,否则会在漆膜中形成气泡,影响防腐蚀性能。喷涂中应注意喷涂距离、喷涂速度、喷涂角度等。
电泳涂装生产效率高,漆膜厚度均匀,漆膜表面平整、光滑,涂料利用率高,而且安全环保。由于电泳涂装颜色更换困难,目前在工程机械行业主要用于零件底漆的涂装,涂层厚度在25µm左右。
粉末涂装一般采用较薄涂层来达到装饰目的,而防腐性能要求高的工件则需要较厚的涂膜,喷涂时可适当加厚涂层,但一次喷涂不宜太厚,否则涂膜容易发生麻点和流挂现象。为此,可以采用多次喷涂的方法获得适当厚度的涂膜。
2.1.4 漆膜干燥
溶剂型涂料喷涂到工件表面以后必须干燥成膜才能发挥漆膜的功能,但是不同底漆的干燥条件不一样,有的自干,有的则必须通过烘干。电泳漆都需要进行烘干,不同成分的电泳底漆对烘干的温度要求不一样,环氧类电泳底漆烘干温度在180℃以上。粉末涂料的干燥(固化)时间要求十分严格,它必须使工件涂膜的温度达到固化温度后开始计算的时间,这段时间必须按规定保温。控制固化时间的长短十分重要,时间太短,固化不完全,成膜性能欠佳,尤其是机械性能差;时间过长,可能产生热老化,涂膜产生色差,物理性能也引起变化。
2.1.5 工艺设计及施工注意问题
需要指出的是,喷涂工艺的设计及施工还应注意几个方面:(1)在装配后不易喷涂的部位,应在装配前喷涂油漆;(2)在棱边、尖角、铆接处和其它紧固件、焊缝及难以喷涂的部位应采用毛刷刷涂;(3)涂装后应避免切割和焊接;(4)运输、装配过程尽量避免对漆膜的磕碰划伤;(5)为了获得必要的防腐蚀效果,必须保证漆膜完整,不得有漏喷、虚喷、针孔、气泡等弊病。
2.2 电镀
电镀与涂装一样,不仅能对基体金属提供防护作用,还能起到装饰作用,在机械产品上广泛应用。在工程机械制造中,电镀主要用于联结件,如螺栓、螺母、垫圈等,其次是液压件,如活塞杆、套等。活塞杆镀层不仅需要具有防腐蚀功能,还需要具有耐磨性能。电镀的工艺过程包括镀前处理、电镀和镀后处理3个主要部分。
镀前处理是为了去除工件表面油脂、腐蚀产物、氧化皮、铸造毛刺、焊缝残渣等得到平整、活化的表面,以利于金属离子在表面沉积,得到致密的与基体金属有良好结合力的镀层。镀前处理的方法有机械法处理、化学处理、电化学处理。电镀需根据不同的底材金属、不同的使用条件选择不同的镀液和镀层,并严格控制各项工艺参数及镀层厚度、外观等。选择电镀液时,应该成分稳定、工艺成熟,同时兼顾效益、环保。工程机械零件电镀主要是镀锌和镀铬。镀后处理是为了提高镀层的耐蚀性、装饰性等进行的钝化、封闭、着色等。由于规模、环保等因素,工程机械整车生产厂家很少自己进行电镀生产,电镀件主要是外协外购。因此,在选择外协外购厂家时,应了解其工艺、质量管理等水平,并做好零件的入厂检验。
2.3 氧化处理
钢铁的氧化处理是钢铁制件在含有氧化剂的碱性溶液中,在一定温度条件下,氧化剂和氢氧化钠与金属铁作用,生成亚铁酸钠和铁酸钠,两者再相互作用生成稳定的磁性氧化铁的过程。不同的材料氧化膜颜色不同,碳钢、低合金钢为黑色,铸铁和硅钢为金黄至浅棕色,合金钢可能为蓝色、紫色至褐色,因此钢铁的氧化也称为发黑或发蓝处理。
氧化膜本身并不能单独作为防腐蚀工艺,因为它的厚度很薄,耐蚀性很低。但表面涂油后耐蚀性会大大提高。所以,氧化应与涂油配合应用。在工程机械中,工作精度高、尺寸公差小的配合零件可采用氧化处理。装配成整车后外露能被雨水浇到的零件不宜采用氧化处理,因为表面涂的油膜一旦被雨水冲刷掉,就很难再保持防腐蚀能力。
2.4 涂防锈油脂
防锈油脂是由基础油、防锈剂和其它辅助添加剂组成的一种暂时性防护材料,主要用于工序间和一些包转、库存的防锈。防锈油种类较多,适用于不同的防锈场合,一般采用刷涂,大面积的防锈也可以采用高效的喷涂,涂层应均匀、连续、无气泡、无涂漏等。工程机械生产周期长,制造过程需经过多次周转、存放,不喷涂涂料的表面应涂覆防锈油,防止工件在制造过程中的锈蚀。
3 结语
腐蚀的发生无处不在,防腐蚀的手段也很多。但是,对于不同的材料不同腐蚀环境的腐蚀,应有针对性的设计和选择防腐蚀结构和工艺。工程机械的腐蚀是不可避免的,但是腐蚀的发生是可以推迟或减缓的。设计不仅决定产品的性能、工艺、成本,对产品的防腐蚀性能影响也非常大,从结构设计上防止工程机械的腐蚀非常关键。当然,作为露天作业机械,表面的防腐蚀工艺也十分重要,不仅关系到产品的外观,还会影响产品的寿命。
选择表面处理工艺首先应根据工程机械产品的防护需要和装饰定位,可以参照(JB/T8595-1997)《机械产品表面防护层质量分级》、(JB/T5946-91)《工程机械涂装通用技术条件》、(JB/T 5000.12-1998)《重型机械通用技术条件涂装》、(JG/T5011.12-92)《建筑机械与设备涂装通用技术条件》、(JB/T7501-94)《湿热环境典型机械产品有机涂层技术条件》等相关行业标准。当然,材料科学和表面处理技术不断发展,工程机械可在成本允许情况下,积极采用防腐蚀新材料、表面处理新技术,不断提高产品的整体防腐蚀性能和寿命。
摘要：介绍了工程机械产品包装、运输、存放、工况条件以及常见的腐蚀形式,并就避免或减缓这些锈蚀阐述了一些防腐的结构设计以及涂装、电镀、氧化、涂油等防腐蚀表面处理工艺,并就工艺要点进行了分析。
关键词：工程机械,防腐,涂装
防腐蚀工艺论文 篇2
（山东实华天然气有限公司 山东青岛）
摘 要：阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其它建构筑物、保护电流利用率高等。采用管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防腐蚀措施。
关键词：长距离；埋地管道；腐蚀原因；防腐绝缘层；阴极保护；联合使用
目前石油、燃气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现，这些管道埋设于地下，长期受到外部土壤和内部介质的强烈腐蚀而经常发生腐蚀泄漏事故，常常导致管道设备非计划性检修、更换和停产，造成了巨大的直接和间接的经济损失。埋地管线的腐蚀原因主要有：土壤腐蚀、大气腐蚀和生物腐蚀3种。
埋设方式和地形土壤等因素均会对输送石油天然气的资源的管道造成不同程度的腐蚀。防腐技术的应用将能直接降低因腐蚀造成的经济损失。本文首先是介绍了阴极保护系统的设计及管道安装的注意事项，并结合实际工程给出了一套合理的成品油管线阴极保护的施工方案，经计算验证，发现应用效果较佳。
1阴极保护系统设计
1.1阴极保护方法
埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀。阴极保护是指将被保护金属（如煤气管道）进行阴极极化，使电位负移到金属表面阳极的平衡电位，消除其化学不均匀性所引起的腐蚀电池，使金属免遭环境介质（如土壤）的腐蚀，即用辅助阳极或牺牲阳极材料的腐蚀来代替被保护管道、设备的腐蚀，从而达到延长被保护管道的使用寿命，提高其安全性和经济性的目的。
阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其它建构筑物、保护电流利用率高等，因此，特别适合于区域范围较小的埋地钢管的防腐蚀。强制电流法则有保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，故适合用于长输管线的防腐。如应用于厂区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其它管线及建筑物，且还需要征地或占用建筑物，在实施时会带来较大的困难。
1.2设计要点
1.2.1接地电池的设置
电绝缘可以将保护电流限定在一定的范围内，避免相互间的干扰。为了防止绝缘设备遭受雷击及静电火花引起的破坏，在所有安装绝缘设备处各安装一副接地电池。接地电池安装前必须进行检查，在地下水丰富的地方，接地电池容易出现失效、短接的现象。
1.2.2杂散电流的预防措施
杂散电流能使地下管道产生强烈的电化学腐蚀。的行业标准规定，管道附近土壤中电位梯度大于0.5mV/m时认为有干扰的可能，当电位梯度大于2.5mV/m时应考虑采取防护措施。当管道在杂散电流处有1cm2的防腐层破损，且此处有1mA的杂散电流流出时，该处的腐蚀速度将达到12mm/a。在杂散电流干扰严重的地区，可以通过设置排流锌阳极组来减少杂散电流对管道的腐蚀和干扰。
1.2.3穿跨越处的特殊保护
公路和铁路穿越工程，由于承重，需要加设保护套管。理想的套管穿越，是主管道和套管之间两端用软性材料密封和中间安装绝缘支架，管道应与套管保持较好的电绝缘。但在实际工程中，很难做到这一点，出现没有阴极保护电流穿过套管壁流向套管内主管道表面，使得位于套管内的主管道处于自由腐蚀状态，而套管则得到很好保护。因此，在套管内设计安装带状锌阳极保护，在管道上开凿一个合适的焊点，采用铝热焊方式把它焊接到管道上，焊点之间用捆扎胶带固定，每??焊点都要做好防腐处理。带状阳极、输气管道和套管及支撑间，严禁有任何的电接触。
1.3阴极保护设计方案
A（城市）至B（城市）成品油管道工程管道全长为96.8km，管道规格和材质为φ323.9×6.4，L360。管道主要是环氧粉末外防腐层，在穿越段采用三层PE。管道沿线土壤电阻率变化大，最低25.1 Ω？m，最高392.8 Ω？m，一般地段在40～60Ω?m。沿线几处高压输电线路接地与管道距离较近，经过双参比电极法测试，杂散电流的电位梯度为2.8～5.4mV/m。杂散电流干扰严重，管道沿线必须采取锌排流阳极并做牺牲阳极使用。
1.3.1理论计算
根据外加电流的阴极保护的设计规范，需要根据被保护管道的基本数据和选取的阴极保护参数计，算出保护长度、保护电流及所需的保护站数量，在此基础上进行系统设计。基本数据：直径D=323.9mm，壁厚δ=6.4mm，管线全长96.8km。阴极保护参数取值：管道自然电位-0.55V（饱和硫酸铜），管道最低点电位-0.85V（饱和硫酸铜），通电点电位-1.25V（饱和硫酸铜），钢管电阻率ρT=0.166Ω?mm2/m计算结果：将设计参数代入公式计算，得单侧保护长度L=65.93km。根据工程的实际情况，A（城市）至B（城市）全线共设置阴极保护站两个，分别是首站A（城市）和末站B（城市）。管道在穿越段设置带状锌阳极保护，沿线采用牺牲阳极既起到辅助保护，又可以排除管道上杂散电流和静电。
1.3.2牺牲阳极布点的技术和施工要求
牺牲阳极在埋设时，与保护的管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于5m，埋深应与管道埋深相同，并要在冰冻线以下，埋设深度不宜小于1m，且直埋设在潮湿的土壤中，埋设形式可采用立式或卧式，在阳极与保护管道之间，严禁设置其它金属构筑物。牺牲阳极可以通过测试桩与管道连接，目的是为了监测牺牲阳极自身的电化学参数，并且便于检测和掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态。阳极的埋设时应提前按比例配制、调匀好填料，装入φ300mm×1000mm的棉或麻布袋中，将经过用铁砂纸打光及表面清洁处理的阳极及时插人填料中心位置并压实，用细原土掺盐分层浇水湿润后回填土。所有的电缆与阳极、铜鼻子的连接采用锡焊，焊接前都要剥去防腐绝缘层，清洁、打光焊接处；在焊接处及电缆的外裸部位必须做好绝缘防腐处理；电缆加PVC保护套管松缓自然埋设，埋深与管道埋深相同。阳极连接管道的电缆颜色应与其它电缆颜色区分开，以便辩认检测。阳极的埋设点必须做永久性标志，永久性标志可以包括周围建筑物。
1.3.3阴极保护系统的运行效果
经过对A（城市）至B（城市）长输管线阴极保护系统工程中的97个测试桩的管道保护电位进行测量，测量结果为-0.95～-1.20V（相对硫酸铜参比电极）。由以上数据可知，A（城市）至B（城市）长输管道对地电位均低于-0.85V（相对硫酸铜参比电极），符合设计和规范的要求。
2阴极保护系统的日常管理
（1）每月测量一次全线管道保护电位，每季度测量一次阳极床接地电阻；（2）每天记录一次阴保间恒电位仪的保护电位、输出电压及输出电流，每月可交换A/B机工作，延长仪器工作寿命；（3）管道电流、电位测试桩注意保护，防止人为破坏，并且每年保养一次；（4）所有测量数据需填写记录表，存档，以便查阅。结束语
本文发现，在阴极保护方法的应用过程中，杂散电流腐蚀一直是阴极保护技术的一个难点，本研究时通过在杂散电流强度超过标准规定的地点都增设阳极来解决这一难题。并结合A（城市）至B（城市）长输管线工程实际案例，经电化学参数测量，验证了阴极保护法的良好防腐效果。
参考文献：
防腐蚀工艺论文 篇3
高含硫天然气的腐蚀因素有以下几种:H2S造成耐蚀合金等材料的氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂;二氧化碳使得材料体系进一步酸化, 同时引起较为严重的局部腐蚀;元素硫的沉淀使耐蚀镍基合金的局部腐蚀情况严重, 同时还引起周围环境的恶化;CI-能够破坏产物膜与钝化膜, 在高温条件下会引起氯化物应力腐蚀开裂。除上述因素之外, H2S、二氧化碳、CI-、元素硫的共同存在会让材料的腐蚀情况变得更为严重, 造成腐蚀的具体原因也更为复杂。
1 高含硫天然气腐蚀控制技术
1.1 高含硫天然气处理使用材料的评价及选择
对高含硫天然气处理使用材料的选择与评价上, 目前主要集中在模拟天然气处理复杂工况环境下的动态腐蚀与静态腐蚀评价、基于镍基合金的耐蚀合金分析。国际上并没有列出明确的标准阐述所列材料在H2S体积分数超过百分之十的可靠性情况, 也没有总结出在H2S分压超过1.0MPa环境中的使用金属材料的安全规则。所以, 如果要建立一套完整的高含硫气藏所用金属材料的评价方法及评价程序, 必须针对不同的工况条件确定镍基合金、双金属复合管的适应条件及环境。目前对镍基合金的评价方法及使用范围、双金属复合管焊缝耐蚀性能的研究成果可见下文:
(1) 现阶段, 镍基合金在高含硫天然气中的应用已经形成规模, 镍基合金的种类繁多、选用困难且易出现局部腐蚀、环境腐蚀开裂的情况, 所以采用硫酸铁-硫酸晶间腐蚀评价方法进行镍基合金的筛选评价。首先进行初步筛选, 即模拟腐蚀环境下的四点歪曲测试法进行EC性能评价、采用动电位法进行点蚀电位测试进行局部腐蚀性能的评价。国内同种品牌的镍基合金在化学成分、组织结构上和进口镍基合金并没有较大的差别。进口镍基合金耐晶间腐蚀性能比国产的优越一些, 在耐EC方面却是相同的。腐蚀情况较为严重的情况下, 两种镍基合金都发生了点蚀。温度是腐蚀的主要控制因素。此外, 元素硫及其含量的多少也影响着镍基合金的腐蚀程度。由此可知, 国内镍基合金的适应条件:CI-浓度小于100kg/m3、p H值大于3.5、H2S分压小于6MPa、二氧化碳分压小于4MPa、同时存在着少量的元素硫。
(2) 根据机械复合管和冶金复合管的特征, 对NACEM0177与ISO15156的抗硫评价方法的进行改进形成了复合管焊缝抗环境开裂性能的评价方法。研究结果如下:国产的X52/825冶金复合管及其焊缝具有良好的抗环境应力开裂及抗电化学腐蚀性能;L245/825直焊缝和环焊缝均有良好的抗环境应力开裂性能, 但是在腐蚀情况严重情况下仍会出现局部腐蚀现象;在苛刻应力状态下的复合管焊接接头整管段腐蚀评价方法证明了X52/825冶金复合管焊接接头与L245/825机械复合管焊接接头的良好抗环境应力开裂性能。
1.2 缓蚀剂的防腐技术分析
一般情况下, 天然气腐蚀防护工艺技术有:运用耐蚀材料、防腐蚀涂层、利用缓蚀剂、阴极保护等。实践证明, 碳钢加上缓蚀剂的腐蚀控制方法具有比较大的推广空间。该方法凭借其投资少、防腐效果好等优势被广泛地运用于实践中。除此以外, 效果较好的缓蚀剂还有季铵盐类、咪唑啉及衍生物、含N、S、P的有机化合物等。就高含硫天然气而言, 还必须研发出适应地面气液混输工艺的缓蚀剂。
1.3 高含硫天然气地面集输系统的控制技术
地面集输系统的缓蚀剂控制技术工艺包括:缓蚀剂预涂膜工艺、缓蚀剂批量加注工艺、缓蚀剂连续加注工艺、缓蚀剂与水合物抑制剂等化学药剂配制加注工艺等。清管器预膜连续加注缓蚀剂之后, 腐蚀的速率可以下降到0.1mm/a以下。综合利用失重挂片、电化学监测、化学监测等技术, 可以评价出腐蚀剂现场应用效果。如某输气干线使用CT2-19缓蚀剂预涂膜之后, 缓蚀剂保护膜的持续时间达到30天一闪, 直到37天后保护膜才被破坏。这些技术证明:加入CT219缓蚀剂后, 腐蚀率低于0.025mm/a, 腐蚀率大大下降, 说明缓蚀剂能够降低管道的腐蚀速率、缓蚀剂保护膜的作用非常显著。
1.4 高含硫天然气腐蚀监测技术与监测技术分析
腐蚀监测技术包括线性极化探针、电阻探针、电感探针、FSM、电化学噪声技术等, 工作原理不同, 腐蚀监测技术也存在着很大的差异。现阶段最受欢迎的腐蚀监测技术有氢探针技术、全周向腐蚀监测技术、柔性超声波技术等。天然气在广泛使用电阻探针、腐蚀挂片、FSM等检测技术的基础上, 还采用了超声波测厚技术、氢探针技术、缓蚀剂残余浓度分析技术、腐蚀预测技术等。天然气的腐蚀监测技术体系包括腐蚀监测点的布置、监测方法的选择运用、腐蚀回路的分类、数据处理及管理等。为制定腐蚀控制措施提供了科学的数据依据。
2 高含硫装置腐蚀机理的实验分析
2.1 实验检测对象
本实验对装置腐蚀机理进行了初步的研究, 对样品管束进行了局部取样检测。并通过目视检测、能谱分析、金相组织检测等方法进行腐蚀机理、腐蚀破坏形式等方面的分析。
2.2 管束电化学的腐蚀原因
高含硫净化装置水冷换热器电化学腐蚀主要在壳程循环水系统中进行反应。净化厂循环水系统使用敞开式冷却系统, 在含氧、氯离子、硫离子、矿物质及微生物细菌循环水的作用下, 换热器管束很容易发生电化学腐蚀。其腐蚀的机理, 如图1所示。
阳极反应:Fe→Fe2++2e
阴极反应:O2+2H2O+4e→4OH-
沉淀反应:Fe2++2OH-→Fe (OH) 2
总反应:2Fe+O2+2H2O→2Fe (OH) 2
2.3 管束点腐蚀原因
点蚀主要发生在中性的腐蚀性介质中, 如没有防腐措施的敞开式循环冷却水系统中。点蚀属于一种金属溶解形式。在钢发生点蚀时, 铁在蚀孔内溶解, 生成Fe2+, 使得蚀孔内产生过多的正电荷, 氯离子迁移到蚀孔中可以保持蚀孔内溶液的电中性。所以, 蚀孔内会有高浓度的Fe Cl2。Fe Cl2水解产生高浓度的H+和Cl-:
氯离子和氢离子能够促进多数金属和合金的溶解, 同时整个过程随时间的延长而不断加速。
2.4 检测结果
第一, 腐蚀机理:换热器管子在含氧、氯离子、硫离子、矿物质及微生物细菌循环水的作用下极易发生电化学腐蚀, 导致内漏情况的发生。第二, 腐蚀破坏形式:会出现均匀腐蚀和局部点腐蚀两种情况。大面积的均匀腐蚀含氧和氯离子循环水冷却的换热器中常出现的电化学腐蚀。此外, 管束上会存在点腐蚀现象。第三, 点蚀孔内除了铁的氧化物, 还有硫离子及其化合物、Ca、Mg、Zn离子及其化合物等, Ca、Mg、Zn离子及其化合物属于水垢。
2.5 高含硫装置水腐蚀控制措施
针对以上造成管束腐蚀的因素, 常用的防腐措施主要有以下几种:第一, 使用黏泥剥离剂。经过分析比较, 推荐使用N-357黏泥剥离剂。其主要由高效阳离子表面活性剂、强力渗透剂和分散剂等复合而成, 具有广谱、高效的杀菌灭藻能力和较强的黏泥剥离功能及清洗功能。黏泥剥离剂可让循环水水质得到极大的改善, 钙离子、COD、电导率、钙硬度等指标会有很大程度的减小。第二, 化学清洗作用。钙镁碳酸盐水垢、铁锈易溶于强酸, 生成易溶于水的物质, 所以具有清洗除垢的效果。在对管束污垢进行清洗的过程中, 化学药剂会对设备造成腐蚀, 同时清洗过程中会产生大量废液。因此, 应根据检修要求及施工现场的状况, 制定可靠的方案并执行。其具体清洗过程见图2。除上述方法外, 还可以采用调节循环水p H值改善水质、添加缓蚀剂、加入杀生剂等方法抑制微生物的大量滋生, 从而达到防腐的目的。
3 结语
综上所述, 高含硫天然气腐蚀控制是一项复杂系统的工程, 无论从防腐材料的选择评价、缓蚀剂的使用, 还是腐蚀监测及检查技术的运用, 要想形成一套完整的天然气防腐方案, 必须建立数字化的腐蚀数据管理系统, 进而完成对腐蚀控制系统的科学设计管理过程。此外, 在含有H2S、二氧化碳、元素硫的情况下, 腐蚀因素主要是水中CI-及元素硫的含量, 同时还能预测出腐蚀严重部分的高CI-含量的地层水或元素硫沉淀的部位。上面提到的镍基合金的评价方法及适应范围还可以用于高含硫天然气的选择, 试验证明:双金属复合管及其焊缝抗环境应力开裂方法及耐蚀性能评价程序具有合理性及可行性。高含硫装置腐蚀机理实验分析的过程在阐明腐蚀机理的同时, 对腐蚀破坏形式、管束点腐蚀等情况也进行了初步的分析。
参考文献
[1]李刚.高含硫天然气净化厂工程影响区生态评价指标体系研究[J].西南交通大学学报, 2013 (02)
[2]姚春旭.川东北高含硫天然气脱硫脱碳工艺研究[J].中国石油大学学报, 2013 (11)
[3]向波, 彭磊, 边云燕.高含硫天然气脱水工艺技术研讨[J].天然气与石油, 2013 (01)
[4]刘家洪, 康智, 周平, 王远江.高含硫天然气净化厂设计特点[J].中国地质大学学报, 2013 (05)
防腐蚀工艺论文 篇4
一辆汽车上, 只要是使用金属材料的关键部件和需要金属外观的非金属件都需要进行表面处理。与汽车整车防腐密切相关的表面处理技术有涂装、磷化、热浸镀、抛丸和喷丸等, 与汽车零部件防腐相关的有电镀、转化膜和锌铝特种涂层等。欧美日等国家在汽车防腐方面有严格标准和质量测试与保证体系。以汽车紧固件为例, 瑞典一家为沃尔沃配套的具有上百年历史的紧固件生产企业, 配备有检测和试验设备先进齐全的测试中心, 可对从螺栓到汽车电子系统用到的精密紧固件进行各种仿真测试, 包括严格的表面防腐蚀性能测试。
腐蚀不仅影响整车的外观, 还会使产品寿命缩短、性能下降, 引发安全事故。据资料显示, 如果车身锈蚀1%, 其强度就会降低5%~10%。
防腐工艺需要提高
如何提高汽车产品抗腐蚀能力?汽车防腐蚀技术涉及材料、产品结构、包装运输、涂装工艺、性能评价等环节, 贯穿在产品开发、生产、使用及报废的全生命周期, 是一个复杂的管控体系。
我国自主品牌汽车与外资品牌在防腐工艺方面存在较大的差距。中国表面工程学会清洁生产指导委员会主任樊景星说:“每年我国汽车因腐蚀损失达1000亿元。国内汽车的防护设计、防腐蚀技术应用和工艺水平相对偏低。一些国产汽车油漆层的丰满度、平整度和光泽度及附着力偏低, 镀层、转化膜质量欠佳, 尤其是重腐蚀环境中 (酸雾、高湿等) 零部件的耐腐蚀能力差。”
中国汽车工程学会副秘书长 张宁
“设计经验不足是国内大多数汽车企业遇到的共同问题。”长城汽车股份有限公司技术中心副主任杨红新表示, “虽然国内汽车企业已经建立了整车防腐蚀控制体系、零部件表面防护标准, 有些企业已经开始大范围使用镀锌板、代钢塑料等比较高端的防腐材料, 引进高科技涂装装备及新型涂装材料, 但是汽车腐蚀设计的关键技术如同整车开发一样, 需要长期的积累和沉淀。”
高抗腐蚀技术和材料成本高
樊景星介绍说, 目前, 从提高耐腐蚀性和经济性两方面考虑, 最好的涂层仍是锌。锌镀层可对钢铁提供电化学保护, 其防护寿命几乎与厚度成正比关系。例如, 10μm的锌镀层在自然环境下每年减少2μm, 防护能力可维持五年。
锌镍合金涂层根据镍含量的变化, 其防穿透腐蚀能力在某些环境下是纯镀锌层的6~10倍, 但这类合金镀层成本高, 工艺较为复杂。他建议, 汽车和零部件企业不应该只考虑成本问题, 有必要对关键零部件选用高防腐能力的镀层。
目前, 我国生产的车身用镀锌钢板主要使用低档普通镀锌板, 高档镀锌板供应不足, 主要依赖从日本和欧美进口。
来自广州超邦化工有限公司的技术支援经理崔廷昌在论坛上对锌可特TM技术进行了介绍。根据资料显示, 该技术无铬、不含有害化学品和重金属, 可应用在含锌的金属层表面, 以提高产品抗腐蚀能力, 主要应用于汽车紧固件产品。由于这种技术会提高产品成本, 在我国汽车行业应用并不广泛。崔廷昌表示, 在国内有进口汽车品牌零部件供应商采用该技术, 希望国内自主品牌也能使用该技术以提高产品抗腐蚀能力。
奇瑞汽车股份有限公司汽车工程中心总工程师兼材料工程部部长孙卫健认为, 对于新的防腐蚀技术和材料的应用, 要考虑防腐效果和系统成本两个方面。新技术、新材料应该尽快在全行业推广和使用, 这样可以降低行业成本, 逐步减轻企业负担, 促进汽车防腐工艺的全面进步。
环保带来高要求
“新的环保要求对汽车防腐技术带来新的挑战。”安美特 (中国) 化学有限公司中国汽车OEM经理罗恩洲在论坛上说。他表示, 两个法律文件给汽车紧固件防腐技术带来挑战, 一是《汽车产品限制使用有害物质和可回收利用率管理办法》, 即中国的ELV法即将颁布和实施, 该法规明确了对铅、汞、镉、六价铬的使用限制;二是《中华人民共和国清洁生产促进法》, 该法明确规定了淘汰落后生产技术, 比如氰化物电镀技术。
罗恩洲表示, 符合两个新环保法律的技术和工艺已经相当成熟。除锌镍合金镀层技术外, 非电镀的锌铝涂层技术也体现出了一定的优势。锌铝涂层技术没有电流和酸洗, 特别适合高和超高强度钢, 尤其是在紧固件领域的应用, 并且成本低、无废水排放。
汽车防腐技术除了电镀还有涂装。10多年来, 汽车涂料在其耐候性、耐石击性、外观装饰性等方面取得很大进展, 但VOC (挥发性有机化合物) 排放一直存在。据有关资料显示, 全球汽车工业释放的VOC每年高达30万t以上。VOC对大气造成严重污染已引起人们高度重视。
“涂装行业的V O C排放治理是今后汽车行业必须解决的问题之一。行业的发展要适应国家环保政策。”樊景星说, “将VOC排放降到很低乃至排放为零的水性涂料、粉末涂料以及高固份涂料, 将逐步替代传统的溶剂型中涂、面漆涂料, 成为现代环保型汽车涂料主流。”
结语
江淮汽车“生锈门”让广大消费者了解到汽车光鲜表面下的内部结构, 更让汽车工业从业人员更加重视汽车防腐蚀技术。而汽车整体防腐蚀能力的提高不是单个企业的事, 也不在一朝一夕, 需要整车和零部件厂商提高对表面处理的质量要求, 同时保证质量需求所需的必要成本。
中国汽车工业面临由大做强的历史使命, 从零部件抓起, 从基础工艺抓起, 整车厂和零部件供应商携手, 共同研究行业面临的共性难题, 联系上下游, 带动整个产业链共同提高, 才是正确的汽车强国路。
冷喷锌防腐工艺研究 篇5
关键词：冷喷锌,防腐工艺,防腐年限,全寿命周期成本
热浸镀锌和富锌涂料作为传统的防腐方式, 在钢结构防腐领域得到了广泛应用。但热浸镀锌良好防腐性能的同时, 带来了高污染、高能耗, 国家已在逐步立法限制热浸镀锌的发展, 已经不准新建热浸镀锌厂。同时, 热浸镀锌还存在镀层破损处难于修复, 钢构件受热变形等缺点;富锌涂料由于受本身防护原理限制, 同时有机物5年左右必然老化, 防腐年限一般5～10年, 钢结构一般使用寿命为50年, 在寿命周期内, 必须进行数次防腐维修, 维修难度大, 成本高, 因此在钢结构工程中应用有一定局限性。这就要求更新更好的防腐工艺来解决, 近年来冷喷锌的出现有效解决了热镀锌和富锌涂料的缺陷, 该技术在欧洲取得了较快的发展, 进入国内后, 国家大剧院、平果二500 kV变电站、灵宝背靠背换流站扩建等工程相继采用冷喷锌防腐技术, 并取得很好的防腐效果。
1冷喷锌涂装工艺
冷喷锌:可在常温条件下实现喷涂纯锌含量在96%以上的镀层的新型防腐工艺材料。冷喷锌具备热镀锌及富锌涂料的双重优点, 提供阴极保护及屏障保护双重功能, 防腐性能优异, 可常温便捷施工, 将“镀锌”变得如用油漆一样简单, 是替代热浸镀锌的最好材料。
1.1冷喷锌工艺流程
冷喷锌工艺流程:钢材前处理→焊缝及转角预涂锌层→冷喷锌2道→喷涂金属封闭漆一道→检查涂装质量→交付验收→现场安装→破损修补锌层→整体或局部喷涂金属封闭漆一道。金属封闭漆锌层厚度一般不小于20 μm。
1.2涂装前表面处理
钢材表面经喷砂或抛丸应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 (GB8923—88) 标准或《涂装油漆和有关产品前钢材预处理》 (ISO8501-1-1988) 标准的Sa2.5级, 钢材表面应无可见的油污、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物, 任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。
1.3施工温度及湿度
施工环境温度:0～50 ℃;施工环境湿度:无苛刻要求, 相对湿度大于85%也可涂装。
1.4施工步骤
稀释:根据涂装方式及环境, 适量稀释, 采用气动搅拌泵将桶内物料勾底充分搅拌均匀, 避免取用时上下不匀。不同施工方式稀释剂用量按表1采用。
涂装:常温施工, 可采用传统空气喷涂、高压无气喷涂等涂料设备施工, 修补及局部可采用刷涂。不同涂装方式施工条件按表2采用。
2冷喷锌质量检查
2.1表面处理
涂装部位清洁度达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 (GB8923—88) 标准或《涂装油漆和有关产品前钢材预处理》 (ISO8501-1-1988) 标准Sa2.5级。
2.2材料质量
材料进场应有产品合格证, 并应取样复验, 对照说明书, 符合产品质量标准后, 方可使用。按GB3186标准规定随机取样数应大于 (n/2) 1/2 (n为交货产品桶数) , 同时取样2份, 每份0.25 kg, 其中一份校验, 另一份储存备用。
2.3涂层外观质量
喷涂在钢结构表面的涂层厚度、涂层外观、综合性能、耐腐蚀性能及密度等性能应满足国标《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205—2001) 中相关要求。构件表面不应误涂、漏涂、涂层不应脱皮和返锈。涂层均匀。无明显皱皮、流挂、针孔和气泡, 全部构件目测检查。
2.4锌盾层附着力检查
附着力检查方法按国家GB1720—79标准或GB9286—1998标准用划格法进行附着力测定, 附着力至少达到1级。检查数量:按构件数1%抽查, 不应少于3件, 每件测3处。
2.5膜厚质量
用干漆膜测厚仪, 认真检测每层涂层的于膜厚, 必须达到规定膜厚的要求。检查方法按GB50205—2001标准中14.2.2条:每个构件检测5处, 每处的数值为3个相距50 mm测点涂层干漆膜厚度的平均值。
3冷喷锌防腐年限估算
涂层防腐年限是指从涂装后到第一次维修的间隔时间。冷喷锌防腐年限可依据锌含量、综合腐蚀环境条件、锌层每年的消耗量来估算冷喷锌防腐年限。
3.1环境类型
依据国际标准《色漆和清漆-防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护-第2部分:环境分类》 (ISO12944-2:1998) , 大气环境腐蚀性分类和典型环境案例可参照表3采用。
3.2锌层厚度估算
钢结构冷喷锌综合防腐年限可按式 (1) 、式 (2) 近似估算:
1) 锌盾阴极保护年限
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式中, n1为锌盾阴极保护年限;t为锌层厚度, μm;G为锌层总附着量, 其中1 μm锌层涂布量约为7.2 g/m2;g为年腐蚀量, 可参照表4取值;K为折减系数, 一般取0.8。
2) 冷喷锌屏障保护年限:n2≥5。
3) 冷喷锌综合防腐年限可近似按式 (3) 计算
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式中, k为根据大量实践经验, 锌镀层与涂料层协同作用, 防腐年限约增加1.2～2.0倍。
4经济效益LCC分析
冷喷锌前期首次投资和热镀锌一致, 在施工、维护方面比热镀锌具有更好的经济效益。目前, 国际上普遍采用全寿命费用分析法 (LIFE CYCLE COST—LCC) 来评价工程设计的合理性, LCC系指一个系统或设备在全寿命周期内, 为购置它和维持其正常运行所需支付的全部费用, 即产品 (设备) 在其寿命周期内设计、研究与开发、制造、使用、维修和保障直至报废所需的直接、间接、重复性、一次性和其他有关费用之和。表4是不同防腐工艺30年总体防腐费用LCC经济比较。
由表4可知, 采用冷喷锌技术, 可延长防腐寿命, 较少重涂, 同时重涂性能好, 减少重涂难度和维修费用, 减少维修停工等间接损失, LCC费用最低。
5结语
通过以上技术经济分析比较可知:冷喷锌克服了涂料防腐技术中防腐周期短、破损腐蚀快、维修费用高等缺点;克服了热浸镀锌防腐技术中热变形大、污染大、能耗高、重涂修复困难等弊病。冷喷锌具有高性能长效的防腐性能、全寿命周期成本低, 施工方便, 具有较好经济效益和社会效益。
参考文献
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输油站场工艺管线的腐蚀管理 篇6
1 输油站场工艺管线的常见腐蚀
1.1 点腐蚀
在输油站场之中, 工艺管线极易受到点腐蚀的影响。点腐蚀是一种先从金属表面局部发生腐蚀, 之后随着腐蚀程度的不断加深, 最终使金属表面出现许多腐蚀小孔, 呈点状, 因此称之为点腐蚀。一般情况下, 这些腐蚀小孔是在金属表面的某一块较小范围内孤立存在, 但也有部分腐蚀小孔会凑集在一起。
1.2 均匀腐蚀
在输油站场之中, 均匀腐蚀是工艺管线中最为常见的一种腐蚀情况, 均匀腐蚀又被称为连续性腐蚀、一般腐蚀, 指的是在金属的裸露表面出现的一种腐蚀现象, 整个腐蚀的速度、过程均是处于均匀的状态下, 且腐蚀深度也比较均匀, 因此被称为均匀腐蚀。
1.3 缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是输油站场工艺管线在运行过程中较为常见的一种腐蚀类型, 这种腐蚀发生的原因主要在于金属内存在滞留物质, 这些滞留物质可能是金属的, 也可能是非金属的, 最终导致管线缝隙之中的金属遭受了腐蚀。通常情况下, 再出现缝隙腐蚀时, 所造成的腐蚀深度存在很大的不同, 并且会出现斑点形状。
2 输油站场工艺管线的防腐蚀管理措施
输油站场工艺管线发生腐蚀的原因多种多样, 根据腐蚀发生的原因, 采取有效的防腐蚀措施, 并在工艺管线的日常运行过程中加强防腐蚀管理工作, 是延长工艺管线的寿命、确保输油站场正常运行的重要抓手。下文中, 笔者提出了几条有效的防腐蚀措施:
2.1 确保选材的合理性
为有效预防输油站场工艺管线出现腐蚀, 选择最合理的管材, 是一种最为常见的, 也是最为有效的措施。就现阶段来说, 在我国输油站场的工艺管线中, 应用比较广泛的管材主要有塑料管、不锈钢管以及碳素钢管等。不同材质的管道材料, 导致其出现腐蚀的温度或介质等因素也会有所不同, 在实际施工过程中, 必须根据实际情况, 选择最合理的管材, 才能预防腐蚀现象的发生, 延长工艺管线的使用寿命, 才能确保输油站场的正常、稳定生产与运行。
2.2 外加电流保护法
就目前来说, 外加电流保护法是应用比较广泛的一种防腐蚀措施, 该种措施指的是通过外加直流电源, 在电源的作用下, 大量电子流向受保护管道金属的表面, 阻断金属腐蚀电流的输送, 最终起到防腐蚀作用的一种方法。也就是说, 通过给被保护体, 如Fe, 一个阴极电流, 来起到弥补Fe所失去的电子的作用, 使被保护体免受腐蚀。
2.3 阴极防腐保护法
阴极防腐保护法是一种比较常见的防腐保护技术, 为有效预防输油站场工艺管线出现腐蚀, 可以有效利用阴极防腐保护法。阴极防腐保护法的主要根据是电化学腐蚀原理, 要可以包括排流保护法、牺牲阳极保护法。其中, 牺牲阳极保护法是最为常见的一种, 这种保护方法主要是使被保护的金属的阴极不受腐蚀, 主要通过牺牲阳极来实现。
2.4 缓蚀剂法
对于输油站场来说, 对工艺管线的内壁涂抹防腐保护层具有一定的难度, 因此可以选择采用缓蚀剂法, 在管道内部添加可以有效预防腐蚀的介质, 以此来实现对工艺管线的防腐保护。从介质性质角度上来说, 可以把缓蚀剂法分为两大类:
第一类是有机缓蚀剂法。在一般情况下, 若输油站场工艺管线之中存在的是酸性的介质环境, 就需要应用有机缓蚀剂法, 才能实现防腐管理。有机缓蚀剂法, 顾名思义便是应用有机缓蚀剂进行防腐的一种方法, 较为常用的有机缓蚀剂主要包括含硫有机物、动物胶以及含氮有机物等。有机缓蚀剂的作用机理为, 离子附着在金属管道的表面, 从而可以在氢离子对金属造成腐蚀的过程中起到有效阻断作用, 有利于减缓腐蚀的速度。
第二类是无机缓蚀剂法。若输油站场工艺管线之中存在的是中性介质, 通常会应用无机缓蚀剂法来实现防腐管理。无机缓蚀剂法, 顾名思义便是应用无机缓蚀剂进行防腐的一种方法, 较为常用的无机缓蚀剂主要包括Ca (He O3) 2、Na NO2等。无机缓蚀剂的作用机理为, 离子在金属管道表面发生反应, 形成一层保护膜, 以阻碍腐蚀反应的出现。
3 结语
综上所述, 为保障输油站场的稳定生产与正常运行, 必须做好腐蚀管理工作。输油站场的相关工作人员, 应当在进行日常管理的过程中时刻注意进行防腐管理, 并根据实际情况, 合理选择阴极保护法、缓蚀剂法等相应的防腐措施, 致力于促进石油企业的迅速、健康发展。
参考文献
[1]郝卫军.输油站场工艺管线的腐蚀管理[J].化工管理, 2016, 05:111.
[2]董绍华, 韩忠晨, 费凡, 曹兴, 安宇.输油气站场完整性管理与关键技术应用研究[J].天然气工业, 2013, 12:117-123.
输油站场工艺管线的腐蚀管理 篇7
关键词：工艺管线,腐蚀,管理
1 输油工艺管线腐蚀表现特征
在输油站场内,有埋设管网和外露管网。一般埋设管网周围接触的土壤也常常带有腐蚀性,导致管道发生腐蚀穿孔现象。外露管网主要是从管道内部向外发生腐蚀,发生腐蚀的原因来自于所输送石油液体中含有的SRB细菌、溶解氧、溶解二氧化碳等。
1.1 均匀腐蚀
均匀腐蚀也即全面腐蚀,是一种常见的腐蚀类型。常发生在金属管道的表面,腐蚀的过程可以预测,同时腐蚀的深度相对均匀。因此该种类型的管道腐蚀一般不会产生严重的后果,只要在发生腐蚀后,通过一定的计算就可以预测管道寿命。同时设计人员可以在管道设计时充分考虑这些因素,以提高管道的使用年限。
1.2 缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是局部腐蚀的一种,常发生在石油管道的连接处或管道内部存在金属或非金属滞留物的部分。缝隙腐蚀本质上更符合电化学腐蚀的特征,缝隙外的金属同缝隙内的金属物质构成原电池,加速了对管道内壁的破坏。
缝隙腐蚀发生的条件比较低,因此几乎所有的输油管道都存在发生缝隙腐蚀的风险。缝隙腐蚀分为初期和后期两个阶段。在腐蚀发生的初期,金属发生氧化还原反应,大量消耗缝隙内部的氧气,一段时间后,缝隙内氧气不足以提供氧化还原反应的需要,此时反应被迫停止。前期具体的反应如下:
在阳极,金属溶解:Me→+ne;电子从阳极流向阴极;在阴极,电子被溶液中的反应生成:
此后,缝隙腐蚀进入后期发展阶段,缝隙内部金属继续发生腐蚀,生成带正电的金属离子,导致缝隙内部正价离子过剩,为了保持平衡,缝隙外部带负电的氯离子迁移到缝隙内部,生成氯盐。随后,氯盐水解产生氢离子,使缝隙内的p H值下降,酸性环境使得金属的腐蚀速度进一步加快。
1.3 点腐蚀
点腐蚀是另一种局部腐蚀,同时也是一种可能会造成严重事故的腐蚀类型。点腐蚀首先会出现在腐蚀管道表面的局部位置,随着腐蚀程度的加深,可能会在管道表面制造小的孔洞。这些小孔会存在于管道表面的较小的范围内,使管道表面粗糙。由于点腐蚀发生的过程中,腐蚀物质会将孔洞遮挡住,因此腐蚀孔不容易发现,很容易造成突发性的原油泄漏事故。
金属管道表面的电化学不均匀性是导致点腐蚀出现的主要原因。管道内部表面或保护层出现的缺陷点和薄弱点是点腐蚀常发生的位置。液体中的氯离子具有破坏钝化膜的作用,形成可溶性的氯化物,致使金属裸露在外,缺陷部位成为点腐蚀发生的点蚀核。
2 预防输油工艺管线腐蚀的方法与措施
油气管道腐蚀是管道金属同周围环境作用而引起的破坏,腐蚀同管道的自身以及管道所处的环境都有关系。因此,预防输油管道工艺管线腐蚀的措施也应该从这两面入手。
2.1 合理选材
管道是否具有良好的耐腐蚀性能同管道所使用的材料有很大关系。
首先,金属的耐腐蚀性能会对管道的耐腐蚀性能产生重要影响。一般来讲,金属电位越正,那么其稳定性越好,同时也具有更强的耐腐蚀性。但是也有例外,比如金属铝,铝属于比较活跃的金属,但是其表面容易生成保护膜,因此也具有良好的耐腐蚀性能。
其次,管道一般不会使用纯金属,实际应用中,输油管道的主要材料是各种合金,合金可以分为单项合金和多相合金。一般来讲,单相合金由于组成比较均匀,具有较高的稳定性和抗腐蚀性能,常见的单相合金有铝合金。决定多相合金是否具有较高耐腐蚀性能的主要因素是高合金的各组分以及是否含有杂质和杂质的性质。一般来讲,多相合金由于各相所具有的化学稳定性不同,因此比单相合金更容易被腐蚀,是某些多相合金依然具有较高的抗腐蚀性,例如铅硅合金。防止输油管道发生严重腐蚀,最有效和直接的方法就是选择合适的管道材料,目前常用的抗腐蚀管道主要有碳素钢管和不锈钢管。
此外,由于塑料管同样具有较强的耐腐蚀性能,也逐渐被应用到油气的运输工作中。由于不同类型的管道具有不同的属性,所以还要根据具体的施工环境来选择合适的管道材料。
2.2 缓蚀剂法
原油中含有的水、硫化氢、二氧化碳、细菌以及各种盐类都是导致原油输送管道发生腐蚀的原因。为了脱离水中的硫化物、游离二氧化碳,减少硫酸还原菌的破坏作用,可以采用在油气中添加缓蚀剂的做法。缓蚀剂保护是常用的管道保护措施,其优势在于使用缓蚀剂后,整个系统内凡是同输送液体存在接触的管道均能得到保护。由于不同的液体腐蚀原因也是不同的,因此需要根据特定的介质类型选择缓蚀剂的种类。缓蚀剂的设计需要考虑以下因素:
(1)用量。在一定范围内,管道腐蚀的速度同缓蚀剂的用量之间是负相关的关系,但是超过该范围,腐蚀速度将不会因为缓蚀剂用量的增加而降低,甚至会出现上升的现象。因此需要以腐蚀速度的极限值为参考,确定缓蚀剂的用量。
(2)温度。缓蚀剂分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂,大多数有机缓蚀剂和部分无机缓蚀剂的效果会随着环境温度的升高而降低,因此缓蚀剂种类的选择还要考虑输油站场周围的温度。
(3)油气的流动速度。油气的流动速度同缓蚀剂的效果之间也有一定关系,一般来讲,油气流动速度越快缓蚀剂的效果越差。
2.3 阴极保护法与外加保护法
相对于其他两种管道防腐保护方法,外加电流法和阴极保护法具有更好的经济优势,因此受到更为广泛的应用。
外加电流法的主要内容是为被保护的金属管道提供充足的保护电流,并使电流保持在理想分布状态,同时外加电流的使用时间应该同管道的使用寿命相匹配,还要尽量减少阴极设备对周围金属构件的影响,并将其放置在不容易受到破坏的地方。
阴极保护法也称作牺牲阳极法,就是通过埋设镁、铝、锌等阳极金属来达到管道防腐的目的。阳极需要埋放在潮湿的土壤中,与被保护管道之间没有其他金属障碍物。由于不同阳极材料适用的环境不同,因此在设计牺牲阳极法时还要充分了解管道架设位置的土壤属性,例如,铝阳极一般在氯离子浓度高或被油田污水污染的土壤中使用。
外加电流法或牺牲阳极法都是经济有效的输油管道防腐办法,具体选择时可根据是否有无方便的电源、工程项目的规模、经济性等多方面因素来做出科学的选择。
3 结束语
近年来,石油管道泄漏带来的安全事故频频发生,给广大石油行业从业人员带来很多警示。这就要求输油站场工作人员根据管线所处位置的环境条件以及工程项目的规模选择经济合理防腐措施,促进石油行业的更健康发展。
参考文献
[1]郝卫军.输油站场工艺管线的腐蚀管理[J].化工管理,2016,05:111.
硫磺回收工艺特点与设备腐蚀浅析 篇8
1995年前, 我国炼厂硫磺回收装置的设计和操作都处于世界落后水平, 1995年安庆分公司首次引进国外硫磺回收专利技术、工艺包及关键设备, 使我们在设计理念、工艺流程、设备结构、自控设计及联锁、平面布置等方面都得到大幅度提高。尤其是随着我国尾气排放要求的日益严格, 炼厂引进了众多的尾气处理工艺, 至今基本上拥有了至今世界上各种先进的尾气处理技术。
二、工艺特点
1.硫磺回收采用两级转化克劳斯工艺, 克劳斯法是最早也是应用较为广泛的一种方法[1]。技术成熟, 效率高, 流程简单, 操作故障率低, 尾气处理采用RAR还原-吸收工艺, 尾气采用热焚烧后经100米烟囱排空, 排空烟气中SO2为51.84kg/h, 浓度为476.3mg/m3 (标) , 满足国家大气污染物综合排放标准 (GB16297-1996) 小于960mg/m3 (标) 的要求。
2.液硫脱气采用BP/Amoco专利脱气技术, 将液硫中的硫化氢降低, 减轻操作环境的污染。
3.工艺控制自动化程度高, 采用DCS控制系统和高可靠性的安全仪表系统 (SIS) , 提高了装置的安全系数。
4.利用外补氢气作为加氢反应氢源, 并设置了氢气在线分析仪系统, 保证了尾气加氢反应的氢气浓度, 利用加热炉加热Claus尾气, 使其达到尾气转化的所需温度。
5.装置能量综合利用率高, 过程气采用自产3.5Mpa中压蒸汽加热, 三级冷却器发生的低低压蒸汽经空冷冷却后, 凝结水循环使用。
6.设置尾气在线分析控制系统, 连续分析尾气的组成, 在线控制进酸性气燃烧炉空气量, 尽量保证过程气H2S/SO2为2/1, 从而达到最大的硫磺转化率, 提高总硫转化率。
三、设备腐蚀
由于硫磺回收装置的原料气为酸性气, 酸性气中的主要成分为H2S, 硫化氢是一种刺激性气体, 具有强烈的臭鸡蛋气味, 能引起人体神经性中毒, 直接危害人体的健康, 且恶臭污染已被认为是仅次于噪声的六大公害之一[2]。通过燃烧炉的燃烧后产生的过程气中含有H2S、SO2、COS及S蒸汽等高温气体, 这些气体将会对装置设备产生不同程度的腐蚀。
1.H2S腐蚀
H2S性质不稳定, 有剧毒, 易溶于水, 常温下1体积水能溶解4.65体积的H2S。溶于水后显弱酸性, 所以装置中温度较低的地方将产生湿H2S腐蚀。H2S的化学活动性极大, 电化学失重腐蚀、“氢脆”和硫化物应力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。在工业生产过程中, 硫化氢的存在会对装置设备严重腐蚀, 导致设备管线等泄露, 同时, 硫化氢的含量也将影响着产品质量。金属在H2S水溶液中会发生阳极反应生成Fe S, 引起设备的均匀腐蚀;阴极反应产生的H2可以渗透到金属的缺陷处, 形成鼓泡;并且在应力作用下产生硫化物发生应力断裂。此种腐蚀属于电化学腐蚀。
2.高温硫腐蚀
根据资料报道, 国外硫磺回收装置在399℃温度下, 与H2S、SO2、硫蒸汽及水蒸气接触的碳钢遭致迅速腐蚀。在428℃~538℃的温度下, 硫蒸汽将与铁迅速反应生成Fe S, 导致设备的严重破坏。温度越高, 腐蚀现象越严重。
3.SO2腐蚀
SO2在湿性环境下生成亚硫酸和连多硫酸的腐蚀[3]。SO2与H2O作用生成H2SO3, H2SO3的酸性比氢硫酸强, 所以二氧化硫的酸性比硫化氢更易腐蚀钢材, 生成Fe SO3。
SO2-O2-H2O腐蚀:此种腐蚀经常在一、二和三级冷却器发生, 由于温度下降冷凝而产生漏点腐蚀, 同时由于SO2可能被氧化生成SO3, SO3遇水生成H2SO4蒸汽, 其露点温度比SO2更高。此种腐蚀亦属于电化学腐蚀。
四、防腐措施与对策
1.工艺角度
a.严格控制气风比, 保证H2S/SO2的比值在2/1, 若波动幅度过大, 会导致硫转化率额降低, 设备的腐蚀加剧。若长期控制不当, 腐蚀问题会很快体现出来。
b.对于含NH3的酸性气要严格控制, 防止其超温超标, 同时污水汽提单元要加强脱油频次, 防止含NH3酸性气带油进入燃烧炉产生其他的腐蚀性气体, 对炉子及其他设备产生腐蚀。
c.尾气处理单元要严格控制H2含量, 保证尾气中SO2完全转化为H2S, 防止剩余的SO2进入急冷塔和吸收塔对塔盘和塔体等设备造成腐蚀。
d.在开停工阶段, 由于波动幅度较大, 极容易对设备造成腐蚀, 所以要不断优化操作尽可能减少腐蚀, 停工吹扫后的设备要加强维护, 避免长时间接触氧气而产生腐蚀。
2.设备角度
a.反应器和硫冷却器内衬都采用耐酸衬里, 冷却器固定管板高温侧还采用热喷铝防腐, 达到保护冷却器的目的。
b.再生塔塔体上端选用20R+0Cr18Ni10Ti符合钢板, 下端选用20R材料, 塔盘采用0Cr18Ni10Ti不锈钢制造, 能够提高对H2S、CO2+H2O的抗腐蚀能力。
c.燃烧炉材质选用20R, 能够消除低温硫化氢的应力腐蚀。
d.对于盛装液硫的容器, 为防止第五年硫化氢应力腐蚀, 壳体部分均采用20R制造并热处理。
除以上两个方面外, 操作人员还要提高操作技能, 在巡检维护过程中, 要及时地发现设备出现腐蚀的隐患, 杜绝安全事故的发生。
结论
硫磺装置的设备腐蚀问题是不可避免的, 因为腐蚀介质几乎贯穿全装置, 治理腐蚀问题一直是影响装置长周期运行的关键。随着原油不断的变化和硫含量的增高, 装置的硫腐蚀将加重, 所以我们要不断的优化操作, 根据我们装置自身的工艺特点, 要加强对于管线、设备的检测, 制定一套合理的长周期运行方案, 并借鉴其他炼厂硫磺装置的维护经验来保护好我们的设备, 为我们的装置在保护环境的路上做出自己的贡献。
参考文献
[1]徐文渊, 蒋长安.天然气利用手册.北京:中国石化出版社, 2002.
[2]王学谦, 宁平, 硫化氢废气治理研究发展[J].环境污染治理技术与设备, 2001, 2 (4) :77～85.