氟化工不锈钢材料腐蚀失效分析及发生机理研究

摘要

随着我国氟化工行业的不断发展，由材料腐蚀而引起的设备失效问题日益突出。腐蚀失效产生的直接后果是设备的频繁更换，在影响企业经济效益的同时，也增加了环境负荷。因此，对现有的氟化工企业不锈钢材料，开展腐蚀失效调研和分析，不仅可以了解氟化工行业不锈钢材料腐蚀失效的机理，确认腐蚀失效的原因，更重要的是可以积极寻找预防腐蚀失效重复发生的有效途径，防止重大失效事故的发生，确保设备或装置安全运行。同时针对腐蚀失效的机理研究，也可为氟化工行业设备技术开发和技术改造等提供信息、方向、途径和方法。本论文已展开的研究内容及成果概述如下。
　　针对本课题涉及的两个典型案例，采用直读光谱、SEM、EDS、XRD、金相等各种表征测试手段，重点研究失效部位腐蚀产物微观形貌及其成分。对于乙炔输送不锈钢管道的失效分析可以得出以下结论：管道的材质符合要求，其失效原因是管道在使用过程中，未严格控制气体温度及湿度。由于冬天外界环境温度较低情况下，管内局部位置易形成冷凝水，随着气体的不断输送，气体中所含的Cl-不断溶解到冷凝水中，导致冷凝水处Cl-浓度高达1200ppm，而富集的Cl-则侵蚀了不锈钢表面缺陷处，产生了点蚀坑。乙炔气体中夹杂的H2S气体，在水中发生水解，加速了点蚀的发展。针对回流塔冷凝器的失效分析可以得出：发生失效的三根冷凝管中有两根材质不符合要求，尤其是其中一根管道碳含量极其不均匀，在冷凝液出口处，遭受 Cl-侵蚀优先产生点蚀坑，随后在拉应力作用下点蚀坑成为应力腐蚀萌生源，发生应力腐蚀开裂提前失效。失效后泄漏出的腐蚀介质对临近的两根管道造成腐蚀。
　　为了了解失效案例中材料腐蚀发生机理及在特定工况条件下腐蚀发生发展的关键影响因素，采用实验室试验进行了进一步研究。实验采用电化学测试手段，通过动电位扫描结合交流阻抗分析，针对两起腐蚀失效案例中的典型腐蚀介质，分别研究了介质类型、介质浓度、介质温度及其交互作用对不锈钢材料局部腐蚀的影响。对于案例一的影响因素研究发现：H2S的存在，促进了含Cl-介质不锈钢点蚀的发生，但Cl-是诱导不锈钢点蚀的关键因素。对于案例二影响因素的研究发现：随着温度升高，点蚀敏感性增加，故失效部位在盐水出口处。在HF和HCl浓度较低情况下，不锈钢以局部腐蚀为主，伴随有全面腐蚀，但随着两者浓度的增加，材料发生了全面腐蚀。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2 氟化工行业发展状况

1.3 氟化工不同介质对耐蚀性的影响

1.4 氟化工不锈钢材料的腐蚀机理

1.5 国内外研究现状及发展趋势

1.6 本课题研究目的及意义

1.7 研究内容

第2章 腐蚀失效分析及基本方法

2.1腐蚀失效分析主要思路

2.2腐蚀失效分析程序

2.3腐蚀失效分析的基本方法

第3章 乙炔输送不锈钢管道失效分析及影响因素研究

3.1失效情况概述

3.2失效部位理化检验

3.3 腐蚀原因分析

3.4腐蚀失效影响因素研究

3.5 小结

第4章 回流塔冷凝器失效分析及失效影响因素探究

4.1失效情况概述

4.2失效部位理化检验

4.3腐蚀原因分析

4.4失效影响因素研究

4.5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文

致谢