硫酸生产中泵腐蚀破坏情况分析及处理措施

硫酸生产中泵腐蚀破坏情况分析及处理措施

【摘要】在硫酸生产过程中，泵的故障是常见的，其主要原因是硫酸腐蚀造成的，因此，必须及时处理泵腐蚀问题，以确保硫酸生产安全及稳定。本文重点就硫酸生产过程中泵的腐蚀作用原理及影响泵腐蚀速率的因素进行了分析，并提出了相关的处理措施，取得了较好的效果，对减少因泵腐蚀而出现的故障问题有一定参考价值。

【关键词】硫酸；泵；腐蚀；作用原理；影响因素；处理

在硫酸生产过程中，泵的故障一直是影响制酸系统稳定性的主要原因，而泵故障则大部分是腐蚀造成的，这是因为硫酸是一种强腐蚀介质。为延长泵的运行寿命，除了提高泵耐腐性和硫酸生产的安全稳定，我们也从工艺角度出发，采取了一些处理措施，降低泵腐蚀情况的发生，进而减少泵故障的出现。

1.泵腐蚀破坏情况分析

硫铁矿制酸系统工艺生产硫酸主要是把硫铁矿磨碎，放入沸腾炉燃烧，再在产生的SO2中加入过量空气，经过五氧化二钒催化剂后用硫酸吸收三氧化硫，制成发烟硫酸因成分比较复杂，因此造成泵所输送介质的成分也同样复杂，介质中不但含有稀硫酸，同时含有一定的Cl、F、NO-3离子，因此，该介质与合金金属的电化学腐蚀比较复杂，其合成的金属腐蚀图（E-pH图）不是一个简单的曲线，随着各种成分含量的变化其图形也发生很大的变化，合金的电化学平衡态稳定区很难找到，但总体说来，合金泵的零部件在介质中的腐蚀主要有以下几个方面的腐蚀机理：（1）晶间腐蚀；（2）小孔腐蚀；（3）应力腐蚀；（4）腐蚀疲劳；（5）空泡腐蚀；（6）湍流腐蚀。

2.影响泵腐蚀速率的因素

影响金属腐蚀速率的因素很多，其中既有金属本身的因素，如合金的电极电位、钝性、超电压、形变、应力状态、表面状态等；也有与金属所处的环境条件有关的因素，如腐蚀介质的组成、浓度、温度、介质的流速等。

2.1影响腐蚀的内因

在一定的腐蚀介质条件下，纯金属的耐蚀性与它们的电极电位、钝性、超电压的大小以及腐蚀产物能否起到保护作用有关，而合金的耐蚀性则与其合金的成分、钝性、应力以及热处理等工艺有关。

1）合金成分及组织对耐腐蚀性的影响。合金成分若是混合电位增加则合金稳定性增加，反之则降低，另外合金成分也可能使金属形成保护膜，钝性加强，也能使合金的混合电位增加，从而降低合金的腐蚀速度。在复相合金组织中，各种杂质、碳化物、石第二相谭轶中：硫酸生产中泵的腐蚀与优化改进57墨、金

属间化合物一般以阴极形式存在，适当控制各个成分的参数，则在强氧化性介质中，其可以促使阳极钝化，从而提高合金的耐蚀性能。

2）合金热处理与应力变形对腐蚀的影响。热处理可以使金属的内应力消除，但容易导致合金晶粒长大使第二相析出或溶解，使晶相的形貌、大小与分布改变，使相中组元发生再分配等等，所有这些都能直接影响到相与基体的电化学行为。合金的晶粒尺寸和其均匀程度对材料的腐蚀性有着很大的影响，均匀的细晶粒可将杂质弥散分布，点缺陷和线缺陷亦分散，从而防止不均匀腐蚀，因此理想的合金状态就是无晶界的非晶态，其电化学均匀性一致，耐蚀性最好。机械加工、冷变形、铸造、热处理或焊接等都会造成内应力和晶格的歪扭错位等缺陷，从而加速了材料腐蚀的速度，同时金属的表面光洁度越高则耐蚀性也越强。

2.2影响腐蚀的外界因素

1）介质pH值的影响。介质中酸的含量增加，pH值降低时将会导致介质的腐蚀电位增加，从而加剧金属的腐蚀速度，但钼在酸性介质中随着pH值的降低其腐蚀速度也降低，因此在合金中若加入钼时则会增加合金的耐腐蚀性能。

2）氧及氧化剂对腐蚀速度的影响。氧化剂介质浓度的增加会加速金属的腐蚀，然而对于可钝化金属而言超过一定的浓度后会引起金属钝态，从而腐蚀速度迅速降低并保持在一个较低的恒定速度，不再受其浓度的影响，Ti基合金和不锈钢是典型的例子，但介质的氧化作用继续加强可以促使金属的过钝化溶解，加速金属的腐蚀。

3）介质中盐浓度（如Cl盐）对腐蚀速度的影响。一般在溶液中腐蚀速度随着盐的浓度的增加而增加，例如，随着Cl离子盐的增加，局部区域的金属的活性腐蚀加剧，若腐蚀剂的浓度超过一定值以后会破坏钝化膜从而加剧腐蚀。

4）介质流速对腐蚀速度的影响。溶液中随着介质的相对流速增加，会导致腐蚀速度成平方比增加，若介质中固体颗粒的含量较高时则会造成金属的钝化膜遭到冲刷破坏，从而又会再次加速金属的腐蚀。腐蚀速度与流速的关系如图1所示。

5）温度和压力对腐蚀速度的影响。温度的升高会导致溶液电阻降低和腐蚀电位升高，金属的钝化效果变差，因此当介质恒定时，随着介质温度和压力的上升，金属的腐蚀速度也随着加快。

3.处理措施

3.1泵的结构形式改进

根据以上分析可以知道，由于我厂采用的不锈钢化工泵基本上都是二级电机泵，转速为2900r/min，其过高的转速造成的汽蚀和湍流腐蚀是腐蚀的主要原因，F、Cl离子晶间和局部腐蚀以及含固量增高是造成腐蚀加剧的另一重要原因，因

此建议对目前使用的泵进行改型，通过对相关资料进行查询，选择了一种新型号的泵进行使用，该泵的性能参数和以前的泵保持一致，而转速降低了一倍，为1450r/min，腐蚀速度得到显著降低，同时采用动力密封，有效防止了泄漏。

3.2改进泵的材质

通过对介质成分的分析，决定选用一种新型的材料，其中对Cr、Mo、Ni 的成分进行相应配比和控制，另外加入一定的Cu元素，提高合金的抗F腐蚀性能，同时提高零部件的热处理工艺水平以及备件加工的精度，通过和厂家的联系，成功使用了这一材质，在现场使用中取得了良好的效果。

3.3加强介质成分的稳定性控制

加强现场的补水控制，使腐蚀介质的浓度和温度控制在一个稳定的水平，另外在工况较恶劣的环境中加入相应数量的缓蚀剂，使泵的表面形成有效的保护膜，减小泵的腐蚀。

3.4改进泵的密封

通过对以前所使用的密封形式与使用效果的分析，对密封结构的形式加以改进，采用了高效能的机械密封结构，材质也采用相应的耐腐蚀材料，其使用寿命增加了好几倍以上。

4.效果分析

4.1直接效益分析

改进前泵的平均寿命为3～5d，最多不超过10d，每次检修需要花费叶轮等备件费用为5500元左右，人工费用为200元。改进后泵的使用寿命达到了6个月以上，每次检修的费用约为8500元左右，则1年1台泵节约的费用为：360/10×（5500+200）-8500×2=188200元。

4.2间接效益分析

改进前由于泵的问题每个月都需要影响几次硫酸的生产，使系统的运行不能保持连续稳定，这对硫酸生产而言是一个致命的缺点，改进后使生产的稳定性得到大大的提高，保证了生产的稳定运行，而硫酸生产不光是纯粹的生产硫酸，更重要的是对铅锌生产的烟气进行治理，以保证铅锌的满负荷生产，因此取得了巨大的经济和环保效益。

5.结束语

实践证明，本文所采取的措施对保证硫酸生产的安全与稳定是十分有效，能明显解决汞腐蚀问题，取得了较佳的经济效益和环保效益。因此，笔者有理由相