板式換熱器熱交換器材料腐蝕的處理舉措

2021-08-08 07:34:48 字數 3084 閱讀 4428

1凝汽器銅管的金相檢測

對產生腐蝕和未腐蝕(迴圈水對nascn的腐蝕性)的凝汽器銅管進行了金相檢測,結果如下。

1.1產生腐蝕銅管的金相片

對因腐蝕而換出的銅管進行了金相檢測。

1.2分析

銅管點蝕是凝汽器使用1年多後腐蝕較普遍的一種破壞形式。點蝕坑深達0.1250.

138 mm.在蝕孔周圍,特別是其下方,有繼續擴充套件的孔隙,這些孔隙正在滲入冷卻水,使更深層的組織產生腐蝕。腐蝕的蝕坑基體呈粉紅色或棕紅色,蝕孔內壁為cu2(oh)2co3(綠藍色)和cuso 4(綠藍)等所覆蓋;在蝕孔上方,有一含cu 2o和caco3物質的半球形小丘。

栓式和層式脫鋅腐蝕(24),位置在與水接觸的一側,其特點是腐蝕沿著區域性區域向深處擴充套件,而其周圍的區域沒有發生變化或者僅是較輕微的腐蝕。較不穩定的組織腐蝕以後,產生大量的蝕坑,使冷卻水可以沿著蝕坑到達銅管的更深處,這樣腐蝕的前沿不斷向銅管的內部擴充套件。

當某些不穩定組織被浸蝕完之後,在銅管的基體上就留下另一些組織的疏鬆骨架,形成一種蝕變了的殘餘結構。3所示的栓式脫鋅,腐蝕的坑深達0.138mm.

在2的視場中,有兩個較大的夾雜物。金相檢測明,這是兩類不同的夾雜,左下角的夾雜與基體的交界處已腐蝕(製樣引起的),夾雜物顏色與基體相近,右下角的夾雜呈黑色,似為非晶態物質。

2討論2.1在工業冷卻水系統中銅合金的腐蝕

根據化學熱力學的觀點,某些金屬材料在冷卻水中是不穩定的,它們最終將通過腐蝕到達各自的穩定狀態腐蝕產物。根據檢測,該廠從凝汽器中換出銅管的腐蝕形態,既有點蝕,也有成分選擇性腐蝕。

2.1.1點蝕

點蝕是一種由小陽極、大陰極腐蝕電池引起的陽極區高度集中的區域性腐蝕形式。各種點蝕孔的剖面形狀見5.值得強調的是,點蝕是一種外觀隱蔽而破壞性大的區域性腐蝕,雖然因點蝕而損失的金屬重量很小,但它能使銅管腐蝕穿孔直至裝置報廢。

銅在冷卻水系統中的腐蝕反應可示為:

cu 0 -e cu + cu 0 -2e cu 2+ 2cu 2+ +h 2 o cu 2 o+2h + 2cu 2+ +h 2 o+2e cu 2 o+2h +

銅和銅合金在某些淡水中易產生#結瘤狀點蝕,該電廠也屬此類,在受侵蝕的區域覆蓋有由腐蝕產物以及水中沉積出的caco3組成的小丘或#瘤。在侵蝕性水中,可導致在較短時間內即發生穿孔。不僅是銅,而且銅合金,如黃銅、青銅,甚至較耐腐蝕的銅鎳合金(如70/30cuni)都可能遭受點蝕破壞。

銅在較硬水中發生點蝕時生成的蝕孔及其腐蝕產物形貌如6所示。蝕孔的內壁幾乎總是被固體cucl 2(白色)、或cu 2(oh)2 co 3(綠藍色)、cuso 4(綠藍)等所覆蓋,而橫跨蝕孔口有一層帶孔蝕的cu 2 o隔膜,此隔膜下面的、由腐蝕產物水解生成的堅實cu 2 o粗晶支撐著,在蝕孔上方,在cu 2 o隔膜上蓋著一半球形的、含有不溶性銅鹽(主要是綠色鹼式碳酸鹽和氯化物)的caco 3丘。銅的點蝕存在著乙個臨界電位:

對絲狀樣品為+0.35v she,對管狀樣品為+0.42v she。

只有高於此臨界電位,才發生點蝕。

2.1.2成分選擇性腐蝕

成分選擇性腐蝕又稱#脫合金元素腐蝕或選擇性浸出,這是合金中某種活性較強的組分(或相)優先脫除而遺留下乙個蝕變了的殘餘結構的一種腐蝕形式。2和3所示黃銅的脫鋅就是典型的成分選擇性腐蝕的例子,在腐蝕過程中,鋅被優先溶解而留下多孔的銅的骨架,其機械強度幾乎降到零。

拴式脫鋅發生在黃銅面的區域性區域(2),層式脫鋅則較均勻地波及較廣泛的面。這兩種脫鋅的區別主要是脫鋅區域的形態不同。一般而言,含鋅量較低的黃銅,在中性、鹼性和微酸性介質中,在高含鹽量和高於室溫條件下,較易產生栓式脫鋅;含鹽量較高、或含鹽量較低的酸性環境、或弱酸鹽介質中,都可能發生層式脫鋅。

通常,黃銅的含鋅量愈高,脫鋅的傾向愈高。如果鋅量超過35%的黃銅將出現富鋅的相,形成+兩相組織。兩相黃銅的脫鋅傾向比單相黃銅要嚴重一些。

由於相的陽極性比相強,故雙相黃銅的脫鋅腐蝕往往從相開始,然後再發展到低鋅的相。

脫鋅與黃銅的其它腐蝕形式有密切的關係,尤其是應力腐蝕。在黃銅應力腐蝕開裂過程中,在裂縫的介面上發生脫鋅作用,在裂紋附近鋅的這種動態損失有助於應力腐蝕裂紋的擴充套件。因此,脫鋅是黃銅應力腐蝕開裂的主要起作用的因素之一。

2.2冷卻水系統中換熱管子的腐蝕隱患

換熱管子的腐蝕及其隱患往往是造成換熱器發生事故的重要原因。這些腐蝕及隱患主要有:酸清洗中,換熱器管子面的氧化膜或保護膜被破壞而引起均勻腐蝕或點蝕;氫進入某些金屬內部造成氫脆;裝運和存放不妥,換熱器管子中存留很多水而造成腐蝕;在製造、加工和安裝的各個階段,管子內可產生殘餘應力,引起應力腐蝕破壞;在高溫下進行熱處理時,管子面可能生成氧化物、碳化物、氫化物等降低其耐腐蝕性;在無縫金屬管的生產中,發生雙金屬分層即#脫殼現象會影響管子的使用壽命;在組裝施工中,對管子管頭進行打磨,不僅把耐腐蝕較好的氧化膜層去掉了,而且還使管頭部分的管壁變薄,從而使其耐腐蝕性能降低等等。

2.3在冷卻水系統中金屬防護方法

在冷卻水系統中的金屬裝置,除了各種換熱器之外,還有幫浦、管道、閥門等。從腐蝕和腐蝕控制而言,其中的關鍵裝置是換熱器。這不僅是由於換熱器腐蝕後更換的費用高,而且更重要的是冷卻水洩漏入工藝物質系統會造成生產事故,甚至迫使停產,這種情況造成的經濟損失更大。

因此,工業冷卻水系統中的腐蝕控制,主要是各種換熱器或換熱裝置的腐蝕控制和防護。

工業迴圈冷卻水處理設計規範&gb50050 95中對迴圈冷卻水系統中腐蝕控制指標的規定是:

碳鋼換熱器管壁腐蝕速率<0.125mm/a;銅、銅合金管的腐蝕速率<0.005mm/a;不鏽鋼換熱器管腐蝕速率<0.

005mm/a.冷卻水系統中金屬裝置腐蝕控制的方法很多,但常用的有如下五種:新增冷卻水緩蝕劑;(提高冷卻水的ph值;)採用新型耐腐蝕材料的換熱器;採用防腐塗料塗覆;+陰極保護。

這些腐蝕控制方法各有千秋,應根據現場具體條件靈活應用。一般來說,緩蝕劑主要用於密閉和敝開式迴圈冷卻水系統中,而很少用於直流冷卻水系統。塗料塗覆和陰極保護主要用於敝開式迴圈冷卻水系統和直流水系統。

是否採用新型耐腐蝕材料換熱器,應取決於冷卻水和工藝介質兩者的腐蝕性。提高ph值的腐蝕控制方案常與新增緩蝕劑聯合使用。經驗明,冷卻水系統中碳鋼裝置採用塗料塗覆的陰極保護的聯合方法,是既經濟又有效的辦法。

3結論基於對材質為hsn701a型複雜黃銅的金相檢測,詳細敘述了黃銅的點蝕和成分選擇性腐蝕。冷卻水系統中換熱器管子存在的各種腐蝕隱患,本文僅列出幾種,供現場人員參考。金屬裝置在冷卻水中腐蝕控制的五種方法,它們各有優缺點和適用條件,應根據現場情況靈活採用。

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