锦西石化分公司现有厂东 、厂西两个 10000 m3米螺旋导轨湿式
气柜, 这两个
气柜主要用于临时储装瓦斯气体,缓冲瓦斯压力,是调节瓦斯平衡的主要设备 .其容积均为 10000 m3,主体材质为 Q235A, 工作压力为 3 kPa～ 5 kPa, 工作温度为常温,主要盛装的物料是瓦斯气体和水 ,也包括一些加 H 尾气 、焦化富气等 .虽然两个
气柜投入使用的年限不同 ,但是都曾经多次发生腐蚀泄漏事故 , 给安全生产造成严重威胁.
1 腐蚀概况
1995 年 4 月厂东
气柜检修时 , 经检查发现钟罩内壁局部腐蚀较严重 , 测量的最小壁厚为 3 .50mm , 小于原设计壁厚 4 .0 mm .钟罩挂圈附近多处发生腐蚀穿孔 , 测量壁厚仅为 2.9 mm .一塔 、二塔外壁防护层鼓包 ,局部已脱落 ,露出氧化皮.维修时 ,在水槽内壁 、水槽底板涂刷环氧铁红底漆和环氧沥青面漆,在水槽外壁 、钟罩顶板外壁涂刷铁红酚醛底漆和环氧沥青面漆 .采用上述防护措施以使
气柜能够继续使用.
1999 年初 , 发现
气柜顶板焊缝有漏气现象 , 而且泄漏点越来越多.一塔 、二塔外表面出现很多腐蚀斑点和凹坑,尤其是在水槽附近较多.可以看出 , 虽然对
气柜采取了防护措施 ,但由于防护措施单一, 涂料选择和施工上存在一定不足之处 ,造成
气柜腐蚀严重.1999 年 6 月不得不停止使用
气柜并对其进行修复 .经分析研究,决定采用涂料—阴极保护联合保护措施进行防护 .
2 腐蚀原因分析
引起
气柜发生腐蚀的因素较多, 腐蚀机理也比较复杂 ,现将可能的腐蚀原因讨论如下.
2.1 酸性气体腐蚀
瓦斯气中含有大量的 H2S 、CO2和低分子有机酸 .这些酸性气体在潮湿空气中 , 遇水后 , 变成相应的酸 , 对金属产生电化学腐蚀 .其中 H2S 在水中作为弱酸离解为H+后与钢铁产生作用 :
H2S HS-+H+S2-+2H+
Fe +2H+Fe2++H2←
H2S 可加速钢铁的阳极电离 , 形成络合物 , 而H2S 则被还原 , 导致铁离子进一步扩散 , 反应机理如下 :
Fe +H2S +H2O =(FeHS-)吸附 +H3O+(FeHS-)吸附=(FeHS)++2e(FeHS)++H3O+=Fe2 ++H2O
这一反应大大地加快了钢铁的腐蚀速度 ,使金
属表面形成许多凹坑.同时 , H2S 与 CO2共同作用形成 H2S -CO2-H2O 腐蚀体系 , 除引起局部点蚀穿孔外 ,还是导致应力腐蚀开裂的主要因素之一 .
2.2 氧腐蚀
由于
气柜运行过程中, 经常上下起落 ,不同部位氧气浓度也不同 , 形成氧浓差电池, 使
气柜受到腐蚀 .此外, 浓集氧气的低分子酸溶解于水中 ,加重了
气柜腐蚀.尤其是到了冬季 ,需要用蒸汽给水封加温防冻.温度越高,在金属催化作用下, 钢铁腐蚀越快.同时温度的升高使电化学阴阳极反应过程加快, 也使电解溶液的电阻降低 ,从而加速腐蚀.
2.3 氯离子腐蚀
氯离子会加重金属腐蚀 ,使金属表面出现麻坑.一般认为,氯离子具有很强的穿透性 ,能破坏金属表面的钝化膜 .表面膜破坏从一点开始, 逐渐形成小坑 ,从金属表面腐蚀下来的金属离子聚集在坑内 ,发生水解Fen++nH2O =Fe(OH)n+nH+
产生的氢离子使坑内酸度增加 ,加速金属溶解 ,凹坑逐渐扩大加深 .氯离子借电泳作用通过坑口进入坑内.氯离子的富集,使坑内处于活性态形成阳极区,而坑外金属处于阴极区,构成小阳极大阴极的电池体系,使点蚀加剧 .这一腐蚀特点在钟罩上表现的最为突出 .
2.4 应力腐蚀
由于瓦斯气中含有 HCN , 形成 HCN -CO2-H2S -H2O 腐蚀体系 , HCN 的存在加速了 H2S -H2O 的均匀腐蚀和应力腐蚀 .
气柜的拱顶是由多块钢板拼成的,焊缝较多 .由于焊接应力较集中, 焊缝热影响区是应力腐蚀的敏感区域 .一旦腐蚀发生在应力集中处时,
气柜上下运动受力不均匀,点蚀坑将开裂并扩展为裂纹, 顶板焊缝漏气就是最好的例证 .
3 防护措施
气柜防护是一项大型防腐蚀工程, 应从选材、耐腐蚀结构设计及施工三方面来综合考虑 .
3.1 施工及操作工艺
在内壁及内构件上按底面处理 —环氧煤沥青玻璃鳞片底漆二道 —环氧煤沥青玻璃鳞片面漆二道工序进行施工.在外壁、钟罩顶板及外壁框架上按底面处理 -磷化底漆一道 —环氧铁红底漆一道 -中间漆 EPH-2 型高耐候防腐蚀专用漆二道—面漆 EPH -2 型高耐候防腐蚀专用漆二道工序进行施工 .水封槽部位的防腐蚀同内壁施工方法相同.底面处理应达到国家标准 .涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB8923 -88 中第 3.2.3 条 , 达到Sa2.5 级 ,然后涂刷 X06 -1 乙烯磷化底漆一道(厚度为 8 μm ～ 12 μm 为宜),固化后涂刷 LD 型环氧铁红底漆一道 .使用时严格按照产品说明书进行调配 ,每道漆自然固化 24h 后可进行下一道施工 .待底漆固化, 涂刷中间漆 , 要求每道漆的时间间隔为24 h , 中间漆完全固化后 , 再涂刷面漆 .每道面漆面的时间间隔仍为 24 h.
气柜日常运行过程中 ,要严格按照
气柜的有关使用规定加以控制 :严格控制进入
气柜的各组分 ,加强脱硫 ,不超标运行 ;对蒸汽伴热系统进行改造, 避免水封温度过高.
3.2 阴极保护
阴极保护是在基本不改变介质性质的条件下却能改变设备腐蚀环境的一项防腐蚀技术 , 在实际生产中应用非常广泛.该
气柜应用了牺牲阳极的阴极保护技术,阳极采用 Mg 合金 ,其原理下 :
Mg -2e =M g2+Fe2-+2e =Fe结合大庆石化总厂炼油厂和沧州炼油厂在
气柜防腐中应用 Mg 合金阳极的实际经验 ,决定在水槽底板和一塔 、二塔水封处焊接体积不同、重量不等的
Mg 合金阳极共 151 块 .M g 合金阳极引线与基体金属之间采用涂料封闭 ,确保引线绝缘的同时, 使 Mg合金阳极真正发挥作用 .从而有效地防止
气柜发生腐蚀,延长其使用寿命 .
4 防护效果
自 1999 年 9 月
气柜采用涂料 -阴极保护措施并投用以来 ,运行良好.
气柜金属表面漆膜完好, 没有发现破损 ,未见粉化、脱落 ,各项数据均在控制指标以内.表明采用涂料与阴极保护这种联合保护措施是成功的, 不仅使裸露的金属获得了集中的电流保护,而且弥补了涂层缺陷, 防止了涂层恶化 ,延长了使用周期 .-------------本文由
湿式气柜
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