硫酸生產(chǎn)中泵腐蝕破壞情況分析及處理措施

李再云

【摘 要】在硫酸生產(chǎn)過程中，泵的故障是常見的，其主要原因是硫酸腐蝕造成的，因此，必須及時處理泵腐蝕問題，以確保硫酸生產(chǎn)安全及穩(wěn)定。本文重點就硫酸生產(chǎn)過程中泵的腐蝕作用原理及影響泵腐蝕速率的因素進行了分析，并提出了相關的處理措施，取得了較好的效果，對減少因泵腐蝕而出現(xiàn)的故障問題有一定參考價值。

【關鍵詞】硫酸；泵；腐蝕；作用原理；影響因素；處理

在硫酸生產(chǎn)過程中，泵的故障一直是影響制酸系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要原因，而泵故障則大部分是腐蝕造成的，這是因為硫酸是一種強腐蝕介質(zhì)。為延長泵的運行壽命，除了提高泵耐腐性和硫酸生產(chǎn)的安全穩(wěn)定，我們也從工藝角度出發(fā)，采取了一些處理措施，降低泵腐蝕情況的發(fā)生，進而減少泵故障的出現(xiàn)。

1.泵腐蝕破壞情況分析

硫鐵礦制酸系統(tǒng)工藝生產(chǎn)硫酸主要是把硫鐵礦磨碎，放入沸騰爐燃燒，再在產(chǎn)生的SO2中加入過量空氣，經(jīng)過五氧化二釩催化劑后用硫酸吸收三氧化硫，制成發(fā)煙硫酸因成分比較復雜，因此造成泵所輸送介質(zhì)的成分也同樣復雜，介質(zhì)中不但含有稀硫酸，同時含有一定的Cl、F、NO-3離子，因此，該介質(zhì)與合金金屬的電化學腐蝕比較復雜，其合成的金屬腐蝕圖（E-pH圖）不是一個簡單的曲線，隨著各種成分含量的變化其圖形也發(fā)生很大的變化，合金的電化學平衡態(tài)穩(wěn)定區(qū)很難找到，但總體說來，合金泵的零部件在介質(zhì)中的腐蝕主要有以下幾個方面的腐蝕機理：（1）晶間腐蝕；（2）小孔腐蝕；（3）應力腐蝕；（4）腐蝕疲勞；（5）空泡腐蝕；（6）湍流腐蝕。

2.影響泵腐蝕速率的因素

影響金屬腐蝕速率的因素很多，其中既有金屬本身的因素，如合金的電極電位、鈍性、超電壓、形變、應力狀態(tài)、表面狀態(tài)等；也有與金屬所處的環(huán)境條件有關的因素，如腐蝕介質(zhì)的組成、濃度、溫度、介質(zhì)的流速等。

2.1影響腐蝕的內(nèi)因

在一定的腐蝕介質(zhì)條件下，純金屬的耐蝕性與它們的電極電位、鈍性、超電壓的大小以及腐蝕產(chǎn)物能否起到保護作用有關，而合金的耐蝕性則與其合金的成分、鈍性、應力以及熱處理等工藝有關。

1）合金成分及組織對耐腐蝕性的影響。合金成分若是混合電位增加則合金穩(wěn)定性增加，反之則降低，另外合金成分也可能使金屬形成保護膜，鈍性加強，也能使合金的混合電位增加，從而降低合金的腐蝕速度。在復相合金組織中，各種雜質(zhì)、碳化物、石第二相譚軼中：硫酸生產(chǎn)中泵的腐蝕與優(yōu)化改進57墨、金屬間化合物一般以陰極形式存在，適當控制各個成分的參數(shù)，則在強氧化性介質(zhì)中，其可以促使陽極鈍化，從而提高合金的耐蝕性能。

2）合金熱處理與應力變形對腐蝕的影響。熱處理可以使金屬的內(nèi)應力消除，但容易導致合金晶粒長大使第二相析出或溶解，使晶相的形貌、大小與分布改變，使相中組元發(fā)生再分配等等，所有這些都能直接影響到相與基體的電化學行為。合金的晶粒尺寸和其均勻程度對材料的腐蝕性有著很大的影響，均勻的細晶?？蓪㈦s質(zhì)彌散分布，點缺陷和線缺陷亦分散，從而防止不均勻腐蝕，因此理想的合金狀態(tài)就是無晶界的非晶態(tài)，其電化學均勻性一致，耐蝕性最好。機械加工、冷變形、鑄造、熱處理或焊接等都會造成內(nèi)應力和晶格的歪扭錯位等缺陷，從而加速了材料腐蝕的速度，同時金屬的表面光潔度越高則耐蝕性也越強。

2.2影響腐蝕的外界因素

1）介質(zhì)pH值的影響。介質(zhì)中酸的含量增加，pH值降低時將會導致介質(zhì)的腐蝕電位增加，從而加劇金屬的腐蝕速度，但鉬在酸性介質(zhì)中隨著pH值的降低其腐蝕速度也降低，因此在合金中若加入鉬時則會增加合金的耐腐蝕性能。

2）氧及氧化劑對腐蝕速度的影響。氧化劑介質(zhì)濃度的增加會加速金屬的腐蝕，然而對于可鈍化金屬而言超過一定的濃度后會引起金屬鈍態(tài)，從而腐蝕速度迅速降低并保持在一個較低的恒定速度，不再受其濃度的影響，Ti基合金和不銹鋼是典型的例子，但介質(zhì)的氧化作用繼續(xù)加強可以促使金屬的過鈍化溶解，加速金屬的腐蝕。

3）介質(zhì)中鹽濃度（如Cl鹽）對腐蝕速度的影響。一般在溶液中腐蝕速度隨著鹽的濃度的增加而增加，例如，隨著Cl離子鹽的增加，局部區(qū)域的金屬的活性腐蝕加劇，若腐蝕劑的濃度超過一定值以后會破壞鈍化膜從而加劇腐蝕。

4）介質(zhì)流速對腐蝕速度的影響。溶液中隨著介質(zhì)的相對流速增加，會導致腐蝕速度成平方比增加，若介質(zhì)中固體顆粒的含量較高時則會造成金屬的鈍化膜遭到?jīng)_刷破壞，從而又會再次加速金屬的腐蝕。腐蝕速度與流速的關系如圖1所示。

5）溫度和壓力對腐蝕速度的影響。溫度的升高會導致溶液電阻降低和腐蝕電位升高，金屬的鈍化效果變差，因此當介質(zhì)恒定時，隨著介質(zhì)溫度和壓力的上升，金屬的腐蝕速度也隨著加快。

3.處理措施

3.1泵的結構形式改進

根據(jù)以上分析可以知道，由于我廠采用的不銹鋼化工泵基本上都是二級電機泵，轉速為2900r/min，其過高的轉速造成的汽蝕和湍流腐蝕是腐蝕的主要原因，F(xiàn)、Cl離子晶間和局部腐蝕以及含固量增高是造成腐蝕加劇的另一重要原因，因此建議對目前使用的泵進行改型，通過對相關資料進行查詢，選擇了一種新型號的泵進行使用，該泵的性能參數(shù)和以前的泵保持一致，而轉速降低了一倍，為1450r/min，腐蝕速度得到顯著降低，同時采用動力密封，有效防止了泄漏。

3.2改進泵的材質(zhì)

通過對介質(zhì)成分的分析，決定選用一種新型的材料，其中對Cr、Mo、Ni的成分進行相應配比和控制，另外加入一定的Cu元素，提高合金的抗F腐蝕性能，同時提高零部件的熱處理工藝水平以及備件加工的精度，通過和廠家的聯(lián)系，成功使用了這一材質(zhì)，在現(xiàn)場使用中取得了良好的效果。

3.3加強介質(zhì)成分的穩(wěn)定性控制

加強現(xiàn)場的補水控制，使腐蝕介質(zhì)的濃度和溫度控制在一個穩(wěn)定的水平，另外在工況較惡劣的環(huán)境中加入相應數(shù)量的緩蝕劑，使泵的表面形成有效的保護膜，減小泵的腐蝕。

3.4改進泵的密封

通過對以前所使用的密封形式與使用效果的分析，對密封結構的形式加以改進，采用了高效能的機械密封結構，材質(zhì)也采用相應的耐腐蝕材料，其使用壽命增加了好幾倍以上。

4.效果分析

4.1直接效益分析

改進前泵的平均壽命為3～5d，最多不超過10d，每次檢修需要花費葉輪等備件費用為5500元左右，人工費用為200元。改進后泵的使用壽命達到了6個月以上，每次檢修的費用約為8500元左右，則1年1臺泵節(jié)約的費用為：360/10×（5500+200）-8500×2=188200元。

4.2間接效益分析

改進前由于泵的問題每個月都需要影響幾次硫酸的生產(chǎn)，使系統(tǒng)的運行不能保持連續(xù)穩(wěn)定，這對硫酸生產(chǎn)而言是一個致命的缺點，改進后使生產(chǎn)的穩(wěn)定性得到大大的提高，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，而硫酸生產(chǎn)不光是純粹的生產(chǎn)硫酸，更重要的是對鉛鋅生產(chǎn)的煙氣進行治理，以保證鉛鋅的滿負荷生產(chǎn)，因此取得了巨大的經(jīng)濟和環(huán)保效益。

5.結束語

實踐證明，本文所采取的措施對保證硫酸生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定是十分有效，能明顯解決汞腐蝕問題，取得了較佳的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。因此，筆者有理由相信，隨著科技的日新月異，相信泵業(yè)也會得到迅速的發(fā)展，硫酸生產(chǎn)中目前所遇到的問題會得到逐步得到解決。

參考文獻：

[1] 溫惠清.淺析金屬的銹蝕及其防止[J].勝利油田職工大學學報，2002年第04期

[2] 馬樟源；侯偉娟等.硫酸生產(chǎn)中循環(huán)酸泵鑄鐵件的腐蝕破壞原因分析[J].腐蝕與防護，1995年05期