丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備腐蝕原因及防護(hù)

林建銘 (中國(guó)石化股份有限公司齊魯分公司橡膠廠，山東 淄博 255438)

0 引言

在丁苯橡膠生產(chǎn)中，生產(chǎn)設(shè)備腐蝕問題屬于比較常見的一種問題，對(duì)設(shè)備的正常使用及橡膠生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生直接影響，因而需要避免生產(chǎn)設(shè)備腐蝕問題的出現(xiàn)?；诖?，文章主要針對(duì)丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備腐蝕產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并且探索有效的防護(hù)措施，對(duì)丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行有效維護(hù)，避免設(shè)備腐蝕問題的發(fā)生，使設(shè)備得以正常使用及運(yùn)行，以確保更好進(jìn)行丁苯橡膠生產(chǎn)。

1 強(qiáng)酸腐蝕的原因及防護(hù)

就目前丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用來看，大部分都是選擇方形硫酸稀釋槽，在實(shí)際生產(chǎn)中漿清從后面的入口處進(jìn)入，硫酸由頂部硫酸插底管中加入，在兩者混合之后經(jīng)過出口進(jìn)入凝聚槽內(nèi)。由于原本所應(yīng)用的硫酸插底管及罐體的結(jié)構(gòu)都是碳鋼襯膠結(jié)構(gòu)，在實(shí)際生產(chǎn)中往往會(huì)在與插底管周圍靠近的管壁上的液面上側(cè)部位有腐蝕穿孔情況，從而導(dǎo)致報(bào)廢，一般情況下平均的使用壽命只有2.5個(gè)月，并且這種這種破壞具有突發(fā)性特點(diǎn)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中往往會(huì)出現(xiàn)被迫停止的情況。對(duì)于這種腐蝕情況的產(chǎn)生，其具體原因如下。

硫酸屬于二元強(qiáng)酸，其腐蝕性及氧化性都比較強(qiáng)，并且具有脫碳性及吸水性，在遇水之后會(huì)有大量熱放出。在丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過程中，硫酸插底管及罐體出現(xiàn)腐蝕情況，與硫酸存在直接關(guān)系，主要就是因?yàn)榱蛩釋?duì)金屬會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性及腐蝕性，并且隨著硫酸濃度增加，氧化性及腐蝕性也會(huì)越來越強(qiáng)。通常情況下，實(shí)際生產(chǎn)中的濃硫酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，在硫酸濃度達(dá)到一定值之后，在硫酸插底管的管壁及罐體表面會(huì)有致密的保護(hù)膜形成，從而出現(xiàn)鈍化情況，這對(duì)于設(shè)備的腐蝕速度反而可以起到一定的阻礙與抑制作用，而對(duì)于相同濃度的硫酸，隨著溫度的升高，其腐蝕性也會(huì)不斷增加。所以，在丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中，硫酸會(huì)有比較強(qiáng)的腐蝕作用。

依據(jù)上文所述，濃硫酸在和漿清進(jìn)行混合之后，會(huì)經(jīng)過出口進(jìn)入凝聚槽之內(nèi)，此時(shí)濃硫酸會(huì)被稀釋，且會(huì)有大量熱放出，轉(zhuǎn)變成為稀硫酸，在這種高溫的稀硫酸環(huán)境中，碳鋼材料會(huì)有電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生，這一反應(yīng)方程式為Fe+H2SO4→H2+FeSO4。在這一反應(yīng)進(jìn)行的過程中，鐵會(huì)失去兩個(gè)電子而變成亞鐵離子，而氫離子會(huì)得到兩個(gè)電子而變成氫原子，這一反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+=Fe+H2↑。在這一微電池中，陽極為碳鋼中含有的鐵，陰極為碳以及其它雜質(zhì)，在微電池中海油很多帶電粒子存在，使得微電池的導(dǎo)電性會(huì)有所增加，促使反應(yīng)加劇。在反應(yīng)進(jìn)行過程中，鐵會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F離子，而氫離子會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃猓瑥亩鴮?dǎo)致碳鋼材料被腐蝕，這也就是丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)腐蝕穿孔的根本原因。

此外，通過拆檢報(bào)廢舊罐以及現(xiàn)場(chǎng)觀察，對(duì)于罐體破壞的整個(gè)過程，主要包括三個(gè)階段的內(nèi)容。首先，插底管襯層燒穿階段。在新罐體使用之后，在插底管末端的管口位置，其襯膠層會(huì)出現(xiàn)局部燒損，從而有襯層穿孔情況發(fā)生，該過程發(fā)展速度比較緩慢，通常都需要兩個(gè)月左右的時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)。其次，在金屬管發(fā)生暴露之后，插底管的損壞速度會(huì)提升，大約經(jīng)過一周的時(shí)間，液下的部分就會(huì)被完全燒損。第三，在燒蝕進(jìn)展到濺射階段時(shí)，有些就會(huì)濺射至管壁，由于各種腐蝕介質(zhì)的共同作用，持續(xù)一兩周之后，在管壁會(huì)有穿孔情況發(fā)生。

根據(jù)上文內(nèi)容所述，在丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)設(shè)備壽命長(zhǎng)生影響的原因主要就是對(duì)于硫酸插底管出口的環(huán)境，橡膠襯層無法適應(yīng)。同時(shí)，在進(jìn)入到凝聚槽內(nèi)時(shí)，硫酸的濃度為60 ℃，在插底管的出口位置，由于濃硫酸與漿清發(fā)生混合后誰有大量稀釋熱放出，其溫度會(huì)升高，且在物料中會(huì)存在氯化鉀及氯化鈉等有關(guān)物質(zhì)，這些氯離子會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)酸弱堿性，會(huì)有較強(qiáng)腐蝕性產(chǎn)生，由于這些因素的綜合作用，導(dǎo)致襯層出現(xiàn)破壞。因此，為能夠使罐體早期破壞問題得到解決，首要任務(wù)就是需要將插底管抗蝕性增加，使其壽命延長(zhǎng)。具體來說，就是需要選擇其它材料的插底管，依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在各種材料中丙烯碳鋼復(fù)合管的抗蝕性最強(qiáng)，可以使設(shè)備的腐蝕情況得到一定程度的延緩，使設(shè)備整體使用壽命延長(zhǎng)[1-2]。

2 不銹鋼腐蝕原因以及防護(hù)措施

在目前所使用的丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備中，所使用的管道都是奧氏體不銹鋼，其中包含的金屬元素主要為鉻元素及鎳元素，同時(shí)還有數(shù)量比較少的錳元素。就設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況來看，對(duì)于有不銹鋼腐蝕出現(xiàn)的設(shè)備，其特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：在實(shí)際工作中接觸到的介質(zhì)為酸性，有些也是氯化鉀等物質(zhì)的水溶液，或者是兩種都存在的液體，腐蝕位置通常都是管托及管道相連接的焊縫位置，管托與罐體的遮流板相連接的焊縫位置，管托與液位表根部及環(huán)部的焊縫位置。然而管線腐蝕一般都會(huì)管托部位出現(xiàn)，其破壞形式主要就是開裂。首先會(huì)在罐體的上側(cè)部位有連片的穿透性腐蝕微孔出現(xiàn)。在經(jīng)過一定時(shí)間之后，由于應(yīng)力因素影響，會(huì)有表面裂紋產(chǎn)生，其產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn)。

首先，在工作介質(zhì)中包含腐蝕性離子，并且這些腐蝕性離子表現(xiàn)為強(qiáng)酸弱堿性，如氯離子。其次，焊熱因素的影響。對(duì)于奧氏體不銹鋼，通過對(duì)其進(jìn)行高溫急冷的固溶處理，可以得到使合金碳化物固溶的相關(guān)均勻組織，其耐蝕性比較理想。然而，由于焊接熱因素的影響，在加熱至650 ℃時(shí)，會(huì)有合金碳化物在晶界析出，在附近部位會(huì)有貧鉻區(qū)形成，從而很容易導(dǎo)致出現(xiàn)晶間腐蝕狀況。對(duì)于在焊縫位置出現(xiàn)的腐蝕，與由于焊接熱影響而出現(xiàn)的貧鉻明顯存在密切聯(lián)系。第三，應(yīng)力狀態(tài)因素的影響。在對(duì)管道進(jìn)行焊接過程中，由于在局部會(huì)受到不均勻加熱以及冷處理，在管道內(nèi)部會(huì)有殘余應(yīng)力形成。在這種殘余應(yīng)力狀態(tài)影響下，即便是腐蝕性比較弱的介質(zhì)，也可能會(huì)導(dǎo)致管道破裂，并且破裂往往都是突發(fā)的，往往都是在沒有變形征兆的情況下出現(xiàn)的，所產(chǎn)生的危害也就比較大。

對(duì)于不銹鋼應(yīng)力腐蝕的防治，通常都是選擇以下幾種方式。第一，實(shí)行去應(yīng)力退火處理，或者實(shí)行噴丸處理，以消除應(yīng)力，后者形成表面應(yīng)力。第二，選擇對(duì)應(yīng)力腐蝕耐受性比較強(qiáng)的一些金屬材料，從而消除應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的相應(yīng)材料及環(huán)境，也就可以有效防止應(yīng)力腐蝕的出現(xiàn)。第三，選擇碳硫含量比較低或者鉻含量比較高的一些高純度不銹鋼，還有不存在金屬缺陷的有關(guān)非晶體耐蝕合金。第四，對(duì)于現(xiàn)有奧氏體不銹鋼實(shí)行加熱以及短時(shí)間保溫處理，從而使其晶體內(nèi)部組織得以細(xì)化，使奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能得以增強(qiáng)。最后，選擇適當(dāng)?shù)目垢g性材料。對(duì)于上述的五種方式，前三種方式在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)有一定困難存在，但最后兩種可根據(jù)目前的工藝實(shí)行改造，以達(dá)到影響要求，相對(duì)比較適用。在經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)及探究的基礎(chǔ)上，對(duì)管線可以選擇鋼塑復(fù)合管，罐體選擇橡膠襯里，從而可以得到比較理想的防腐蝕效果[3]。

3 設(shè)備及管線外腐蝕的原因及防護(hù)

就丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況來看，在處于比較寒冷的季節(jié)時(shí)，液氨及丁二烯管線往往會(huì)有泄漏情況出現(xiàn)，主要原因就是在管外壁部位有腐蝕情況出現(xiàn)，通過對(duì)管線局部實(shí)行檢查，可以發(fā)現(xiàn)全部的液氨及丁二烯管線，都會(huì)有比較嚴(yán)重的外腐蝕狀況出現(xiàn)，而其余管線卻不存在明顯腐蝕情況。對(duì)其原因進(jìn)行分析，腐蝕產(chǎn)生的原因主要就是物料性質(zhì)、金屬材料組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)及化學(xué)組成與雜質(zhì)，還有保溫材料。就目前國(guó)內(nèi)所使用的保溫材料而言，其韌脆轉(zhuǎn)變溫度并不符合有關(guān)要求，材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，則材料也就有著越好的耐低溫性能，這對(duì)于在寒冷環(huán)境中工作的設(shè)備具有重要的價(jià)值及意義。

在對(duì)液氨及丁二烯進(jìn)行輸送過程中，對(duì)于用于物料輸送的管線溫度，相比于環(huán)境溫度而言比較低，大氣中存在的水蒸氣會(huì)聚集向管壁，這種情況下溫度會(huì)快速降低，也就會(huì)導(dǎo)致玻璃棉保溫材料出現(xiàn)分解、粉化，而分解出的無機(jī)鹽又會(huì)在管壁進(jìn)行覆蓋，也就會(huì)導(dǎo)致在管壁表層的防銹漆出現(xiàn)失效的情況，成為粉末，在這種情況下金屬表面會(huì)在外界空氣中暴露，此時(shí)含有無機(jī)鹽的水會(huì)接觸金屬，從而會(huì)有電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生，主要就是吸氧腐蝕。

綜上所述，設(shè)備及管線的外腐蝕產(chǎn)生原因主要就是在玻璃棉中分解出的無機(jī)鹽致使防銹漆受到破壞以及電化學(xué)吸氧腐蝕的產(chǎn)生，只需要將保溫棉改變，就可以使這一問題得到解決。所以，在實(shí)行管線更換時(shí)，對(duì)于原本的玻璃棉保溫，可以將其轉(zhuǎn)變成巖棉，在經(jīng)過使用之后，對(duì)液氨管線及丁二烯實(shí)行檢查，雖然仍舊有類似腐蝕形象產(chǎn)生，但是腐蝕情況比較輕微，相關(guān)設(shè)備及管線仍舊可以繼續(xù)使用，可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用手壽命[4-5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在丁苯橡膠生產(chǎn)過程中，設(shè)備腐蝕情況的原因有很多，不同情況的腐蝕，處理手段也不同，需要相關(guān)管理人員及技術(shù)人員依據(jù)不同的情況選擇不同的方式方法及措施進(jìn)行處理，這樣才可以有效避免設(shè)備腐蝕問題的出現(xiàn)，使丁苯橡膠生產(chǎn)設(shè)備得以正常使用及運(yùn)行，為丁苯橡膠的生產(chǎn)提供更好的硬件支持與基礎(chǔ)，滿足實(shí)際需求及要求。