PTA裝置第一結(jié)晶器孔蝕原因分析

摘 要：PTA車間第一結(jié)晶器D1401在2013年檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)人孔接管與筒體內(nèi)表面連接的不銹鋼堆焊層存在兩處直徑為4mm的腐蝕穿孔，已經(jīng)露出碳鋼基層。分析腐蝕原因，主要是由于在醋酸環(huán)境下，Cl-引起的孔蝕。本文詳細(xì)分析了孔蝕失效機(jī)理，提出了防護(hù)措施。

關(guān)鍵字：PTA第一結(jié)晶器；滲透檢測(cè)；焊縫腐蝕穿孔；原因分析；防護(hù)措施

1.概況

PTA第一結(jié)晶器D1401工藝操作參數(shù)： PTA第一結(jié)晶器，操作壓力為3.6 MPa，操作溫度為246℃，介質(zhì)為PTA漿料含有的腐蝕介質(zhì)有醋酸、堿液（含有一定量的Cl-）、氫氣等。設(shè)備規(guī)格：ф4400×7070×（89+3）mm。殼體材質(zhì)：基材是SA516-70，公稱壁厚89mm；襯材是00Cr19Ni10，公稱壁厚3mm。該設(shè)備在2013年檢修時(shí)，對(duì)其進(jìn)行滲透檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)人孔接管與筒體內(nèi)表面連接的不銹鋼堆焊層存在兩處直徑為4mm的腐蝕穿孔，已經(jīng)露出碳鋼基層。

2.孔蝕原因分析

2.1孔蝕機(jī)理

①點(diǎn)蝕：在壓力容器表面的局部地區(qū)，出現(xiàn)向深處腐蝕的小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微，這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕（也稱點(diǎn)蝕） 。點(diǎn)蝕一般在靜止的介質(zhì)中容易發(fā)生。具有自鈍化特性的金屬在含有氯離子的介質(zhì)中，經(jīng)常發(fā)生孔蝕。②點(diǎn)蝕形成的因素：點(diǎn)蝕的形成與金屬的不均勻性、微觀缺陷、鈍化膜修復(fù)緩慢、局部酸度過高、破壞性陰離子的吸附、溫度以及介質(zhì)流速、金屬的表面狀態(tài)等許多因素有關(guān)。Cl-是導(dǎo)致點(diǎn)蝕的典型“激發(fā)劑”，隨著介質(zhì)中Cl-濃度增加，點(diǎn)蝕電位下降，使點(diǎn)蝕容易發(fā)生，而后又容易加速進(jìn)行。

2.2人孔接管與罐壁內(nèi)表面連接焊縫的孔蝕部位，如圖1所示

2.3腐蝕介質(zhì)的影響

PTA第一結(jié)晶器中腐蝕介質(zhì)包括醋酸、堿液（含有一定量的Cl-）、氫氣等。奧氏體不銹鋼的表面有一層氧化膜，這層薄膜會(huì)因周圍環(huán)境的改變而發(fā)生變化，Cl-、堿和流體的存在會(huì)使這層薄膜破壞，而產(chǎn)生電流，其中基體金屬為陽極，腐蝕產(chǎn)生的氯化物為陰極，形成小陽極，大陰極，就是典型的點(diǎn)蝕特征。由于PTA第一結(jié)晶器時(shí)常進(jìn)行堿洗，在人口焊縫處因堿洗殘留的Cl-在PTA垢下濃縮，Cl-有較強(qiáng)的活性對(duì)腐蝕影響很大，首先把鋼表面的夾雜物如MnS蝕去，使氧化膜破壞產(chǎn)生大蝕孔，在蝕孔內(nèi)Cl-進(jìn)一步濃縮，點(diǎn)蝕就會(huì)向深處發(fā)展，同時(shí)在醋酸環(huán)境下也加速了均勻腐蝕的發(fā)生，因而危害性很大。在點(diǎn)蝕的開始階段硫化物發(fā)生如下反應(yīng)：

2.4材料質(zhì)量和焊接質(zhì)量的影響

由于金屬材料表面組織和結(jié)構(gòu)的不均勻性使表面鈍化膜的某些部位較為薄弱，成為點(diǎn)蝕容易形核的部位。點(diǎn)蝕是從表面缺陷處、突起的夾雜物或者金屬的晶界處開始的。由于人孔接管與殼體內(nèi)表面堆焊過程中很可能存在堆焊層厚度不均勻，表面粗糙，金屬的成分偏析，熱處理效果不好，應(yīng)力集中等問題，加之材料本身存在夾雜物等問題。這樣，在腐蝕環(huán)境下，在焊縫表面有缺陷的地方以及存在非金屬夾雜物的地方就會(huì)發(fā)生腐蝕。

2.5工藝操作條件的影響

在高溫、高壓、高射流速度及閃蒸情況下，容器受到了沖刷腐蝕和汽蝕。

3. 結(jié)論

①此結(jié)晶器人孔接管與殼體的焊縫發(fā)生孔蝕，其主要原因是罐內(nèi)存在腐蝕介質(zhì)如醋酸、堿液（含有一定量的Cl-）、氫氣等，形成了不銹鋼發(fā)生腐蝕的液體環(huán)境；②不銹鋼堆焊層焊縫存在堆焊厚度不均，表面粗糙，成分偏析，材料本身存在夾雜物部位，熱處理效果不好造成局部應(yīng)力集中部位，在這些部位不銹鋼表面保護(hù)膜首先遭到破壞露出金屬本體出現(xiàn)小蝕孔，這些小蝕孔成為點(diǎn)腐蝕生成的活性中心，隨后在孔內(nèi)形成自閉電池加劇腐蝕，最終導(dǎo)致腐蝕穿孔；③腐蝕物質(zhì)在人孔焊縫部位的滯留濃縮，在焊縫有缺陷部位發(fā)生了電化學(xué)腐蝕形成了蝕孔；④加之受漿料的沖擊腐蝕和汽蝕的影響使孔蝕更加嚴(yán)重。

4.防腐蝕措施

①嚴(yán)格控制PTA漿料中腐蝕物質(zhì)的含量；②嚴(yán)把設(shè)備的施工質(zhì)量，對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)查，設(shè)備的制造要嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行； ③平穩(wěn)操作，控制好物料流速、壓力、溫度、液位等，來降低設(shè)備的沖刷腐蝕和汽蝕；④對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢維修，對(duì)已經(jīng)發(fā)生腐蝕的設(shè)備要定期檢查 ，及時(shí)掌握腐蝕狀態(tài)，及時(shí)維修，保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，防止事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]余存燁.PTA裝置不銹鋼腐蝕綜述.石油化工腐蝕與防護(hù)，2009年06期

[2]郭慶云.PTA裝置不銹鋼設(shè)備腐蝕與防護(hù).石油化工腐蝕與防護(hù)，2010年02期

作者簡(jiǎn)介：韓冬錄（1967—），女，漢族，遼寧遼陽人，工程師，工學(xué)學(xué)士，單位：中國石油天然氣股份有限公司遼陽石化分公司，研究方向：石油化工設(shè)備的腐蝕情況。