脫乙烷塔底泵軸腐蝕分析及預(yù)防措施

周 俊，張 華

(浙江寧波終端天然氣處理廠，浙江省寧波市 315800)

脫乙烷塔底泵軸腐蝕分析及預(yù)防措施

周 俊，張 華

(浙江寧波終端天然氣處理廠，浙江省寧波市 315800)

海濱氣候條件下的設(shè)備腐蝕是沿海生產(chǎn)單位普遍面臨的問題。通過對(duì)某單位待投產(chǎn)使用的脫乙烷塔底回流泵泵軸所出現(xiàn)腐蝕情況進(jìn)行分析，表明該處發(fā)生的腐蝕形式主要為點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕，同時(shí)不排除微生物腐蝕的可能。在海濱氣候條件下帶有較多氯離子的雨水和霧滴容易從密封軸套與軸的上端間隙進(jìn)入軸套與軸的狹窄空間內(nèi)形成積水，由于天氣變化原因，隨著雨霧的不斷聚集和水汽的蒸發(fā)，該空間內(nèi)氯離子含量不斷累積升高從而構(gòu)成在高氯離子濃度下對(duì)不銹鋼的腐蝕。為達(dá)到與外界隔絕和阻止水汽的進(jìn)入，建議在密封軸套上部和軸接觸處涂抹潤(rùn)滑脂。

待投產(chǎn)設(shè)備 海濱氣候 回流泵 點(diǎn)蝕 縫隙腐蝕

1 設(shè)備介紹

深冷單元脫乙烷塔回流泵的作用是將脫乙烷塔底重組分加壓后重新輸入脫乙烷塔，進(jìn)一步對(duì)乙烷進(jìn)行脫除。工藝生產(chǎn)橇塊有兩套，每套有兩臺(tái)回流泵，一開一備，共四臺(tái)。目前四臺(tái)泵均和生產(chǎn)橇塊內(nèi)其它設(shè)備一起處于氮?dú)庹龎捍a(chǎn)保養(yǎng)階段。前期通過對(duì)其中兩臺(tái)泵的泵體進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有不同程度的腐蝕發(fā)生。

2 腐蝕發(fā)生的區(qū)域與特征

脫乙烷塔底泵泵軸結(jié)構(gòu)見圖1。泵軸腐蝕主要發(fā)生在集成式機(jī)械密封安裝套的O型圈與泵軸接觸處以及安裝套中上部與泵軸接觸的狹窄通道間歇內(nèi)。以O(shè)型圈與泵軸接觸處腐蝕情況最為嚴(yán)重，已出現(xiàn)直徑2 mm，深度約1 mm的凹坑數(shù)個(gè)(見圖2)。腐蝕破壞面為O型圈與泵軸接觸的密封面，嚴(yán)重腐蝕的情況已導(dǎo)致靜密封失效。另外，在泵殼內(nèi)水室區(qū)也發(fā)現(xiàn)黃色浮銹。

2.1 腐蝕發(fā)生的機(jī)理

脫乙烷塔回流泵泵軸材料是A582-416不銹鋼。不銹鋼表面有一層超薄的、肉眼實(shí)際上看不見的氧化鉻薄膜。膜的破損是腐蝕的開始，保護(hù)這層膜是緩蝕的關(guān)鍵［1］。當(dāng)環(huán)境有助于保持鈍化時(shí)不銹鋼合金發(fā)生局部腐蝕的可能性就大大降低。當(dāng)介質(zhì)中有氯離子時(shí)，氯離子有選擇性地優(yōu)先吸附在鈍化膜上，排擠氧原子，然后和鈍化膜中陽(yáng)離子結(jié)合，形成可溶性氯化物，在新的金屬表面形成小蝕坑，蝕坑由于在多數(shù)情況下遇到的鈍化阻力大而會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。蝕坑內(nèi)的金屬表面則處于活化態(tài)，電位較負(fù)，坑外的金屬表面則處于鈍態(tài)，電位較正，腐蝕電池由此形成。陽(yáng)極上的金屬溶解成為金屬離子進(jìn)入溶液，放出的電子被陰極消耗掉，同時(shí)蝕坑快速加深，坑外金屬得到陰極保護(hù)［2］。介質(zhì)的pH值、流速、溫度和微生物對(duì)腐蝕速率也勢(shì)必產(chǎn)生影響。

圖1 間隙位置Fig.1 The gap position

圖2 軸與軸套Fig.2 The shaft and the sleeve

2.2 腐蝕的形式和原因分析

在拆開連接管道和泵體后，發(fā)現(xiàn)有水存在。根據(jù)腐蝕表面特征，認(rèn)為其發(fā)生的腐蝕形式主要為點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕，也存在微生物腐蝕。

點(diǎn)蝕:發(fā)生在軸與機(jī)械密封安裝套的間歇以及軸套O型圈與軸接觸處。此處軸表面曾有水的積聚，在水中有氯離子存在。點(diǎn)蝕發(fā)生在表面生成鈍化膜的泵軸材料上。當(dāng)鈍化膜受到破壞后，在破壞膜下的金屬基體呈活化態(tài)，而鈍化膜仍然處于鈍化狀態(tài)，便形成了鈍化-活化腐蝕電池。鈍化表面為陰極，其面積比活化區(qū)大很多，腐蝕就向深處發(fā)展而形成小孔。由于海濱環(huán)境雨霧中大量氯離子的存在，氯離子從軸與軸套上部結(jié)合處進(jìn)入二者間隙并聚集和濃縮，從而促進(jìn)了這種腐蝕的加速發(fā)展。

縫隙腐蝕:在O型密封圈和軸結(jié)合處發(fā)生的腐蝕行為主要為縫隙腐蝕，而且這里的腐蝕情況比較嚴(yán)重。在管道水排出后，O型圈和泵軸的結(jié)合處還存在少量的水，并且此時(shí)軸與O型圈之間縫隙內(nèi)的介質(zhì)也處于滯留狀態(tài)。腐蝕開始時(shí)，氧的去極化腐蝕在縫隙內(nèi)外均勻進(jìn)行。因滯留關(guān)系，氧只能以擴(kuò)散方式向縫內(nèi)傳遞，縫內(nèi)的氧消耗后供應(yīng)不足，氧化還原反應(yīng)很快終止。而縫外的氧可得到相對(duì)充分的補(bǔ)充，所以縫外的氧化還原反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行?？p內(nèi)、外構(gòu)成宏觀的氧濃差電池，縫內(nèi)為陽(yáng)極，縫外為陰極。由于形成了大陰極小陽(yáng)極的特征，腐蝕速度較大。陰陽(yáng)極分離，二次腐蝕產(chǎn)物在縫口形成，逐步發(fā)展為閉塞電池。此時(shí)縫內(nèi)金屬陽(yáng)離子難以擴(kuò)散出去，隨著Fe3+和Fe2+的不斷累積，縫內(nèi)正電荷不斷增加，同時(shí)吸引縫外Cl－進(jìn)入縫內(nèi)以保持電荷平衡，使縫內(nèi)介質(zhì)酸化，加速了陽(yáng)極溶解。陽(yáng)極加速溶解又吸引更多Cl－進(jìn)入。隨著氯化物的含量的增加，氯化物的水解又使介質(zhì)的酸性增強(qiáng)。這樣便形成一個(gè)自催化過程，使縫內(nèi)金屬的溶解速度加速進(jìn)行下去。［3］

微生物腐蝕:由于本設(shè)備是集成橇塊式從國(guó)外進(jìn)口，早已安裝在該橇塊的管道流程中，加之船運(yùn)途中的海洋潮濕環(huán)境，以及在廠內(nèi)安裝中的水分進(jìn)入。水在集成式機(jī)械密封安裝套O型圈上不斷積聚，形成腐蝕產(chǎn)生的水膜條件。此處有利于可產(chǎn)生微生物腐蝕菌的如鐵錳氧化菌、硫酸鹽還原菌以及硫化氧化菌等存在而產(chǎn)生微生物腐蝕。

2.3 處理措施及建議采取的防范

處理措施:軸和安裝套間由于腐蝕孔的存在，已不能滿足此處O型圈密封要求，故將此軸用備用軸更換，并將故障軸送外單位電刷鍍返修備用。

防范建議:由于該設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在設(shè)備長(zhǎng)期靜置不用的情況下，在海濱氣候條件下帶有較多氯離子的雨水和霧滴容易從密封軸套與軸的上端間隙進(jìn)入軸套與軸的狹窄空間內(nèi)形成積水，從而構(gòu)成腐蝕形成的條件?？稍诿芊廨S套上部和軸接觸處涂抹潤(rùn)滑脂封閉縫隙與外界的通道，阻止水汽的進(jìn)入。另外針對(duì)類似情況，對(duì)廠內(nèi)其它有類似結(jié)構(gòu)的動(dòng)設(shè)備進(jìn)行檢查，并做同樣的對(duì)外界水汽的隔絕防護(hù)處理，防止同類腐蝕情況的發(fā)生。

［1］鮑其鼐.氯離子與冷卻水系統(tǒng)中不銹鋼的腐蝕［J］.工業(yè)水處理，2007，27(9):1 ～6.

［2］田永奎.金屬腐蝕與防護(hù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1995:46-49.

［3］曹楚南.腐蝕電化學(xué)原理［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004:322-328.

Analysis of Corrosion in Bottom Pump of Deethanizer and Preventive Measures

Zhou Jun，Zhang Hua
(NG Plant of Zhejiang Ningbo Terminal，Ningbo，Zhejiang 315800)

The equipment corrosion in marine climate is the problem facing the coastal refiners and petrochemical plants.The analysis of corrosion of the shaft of bottom reflux pump of deethanizer to be commissioned shows that the corrosion in the pump shaft is mainly pitting corrosion and crevice corrosion as well as possible microbial corrosion.In marine climate，it is easy for rain water and fog containing chlorine ions to enter the space between shaft sleeve and shaft from top of sealing sleeve and shaft，and water is accumulated.With the condensation and accumulation of rain water and fog and vaporization of condensate water，the chlorine ions in the condensate is increased in the space and corrosion occurs on the stainless steel at high chlorine ion concentration.To isolate or prevent water and water vapor from entering the space，it is recommended to apply lubricant on the contact location of top of seal sleeve and shaft.

equipment to be commissioned，marine climate，reflux pump，pitting corrosion，crevice corrosion

TE986

B

1007－015X(2012)03－0031－02

2012－02－ 04;修改稿收到日期:2012－04－19。

周俊(1981－)，2003年畢業(yè)于重慶石油高等專科學(xué)校，助理工程師，主要從事機(jī)械設(shè)備維護(hù)工作。E-Mail:42939549@qq.com

(編輯 張向陽(yáng))