第七章典型化工装置的腐蚀与防护分析精品PPT课件
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（1）铸铁排管酸冷器 ➢ 腐蚀情况及分析 ➢ 防腐方法 （2）管壳式冷却器 ➢ 腐蚀情况及分析 ➢ 防腐方法
铸铁排管酸冷器
铸铁排管酸冷器
铸铁排管酸冷器
铸
铁 管 存 在 缺
密 封 点 多
陷
排
硫
硫
Fra Baidu bibliotek
管
酸
酸
铸
温
流
造
度
速
质
高
高
量
差
降低浓硫酸 弯头采用耐 保证排管铸 采用低铬合
温度
腐蚀材料
造质量 金耐蚀铸铁
管壳式酸冷器
1、尿素合成塔结构
高压甲铵泵
离心式甲铵泵
往复式甲铵泵
高温高压的氨基甲酸铵溶液
卧式柱塞泵 立式柱塞泵
（三）高压甲铵泵的腐蚀与防护 2、防腐蚀疲劳措施
防腐蚀措施
降低应力集中
组内提 进 合腔高 排 阀交内 液 式角表 组 液圆面 合 钢滑粗 阀 结过糙
构渡度
选择耐腐蚀疲劳材料
足
降不
够
低锈
控
的
钢钢
制
铬 中的 锻
（三）典型装置防腐方法分析
（3）其他设备的防护 氯碱生产装置的防腐以材料为主
容器设备：采用非金属材料做衬里；涂料防腐 工艺管路通常采用非金属材质，部分内衬非金属。 特定功能的设备采用钛材 高纯高铬铁素体制造碱浓缩系统中的关键设备
7. 2 尿素生产装置
（一）介质的腐蚀特性
对设备腐 蚀最严重
(三) 硫酸泵 （2）浓硫酸泵
7. 4 磷酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性 磷酸的腐蚀性能的影响因素:
➢ 温度与浓度 ➢ 杂质 ➢ 含固物 ➢ 磷酸的生产方法
7. 4 磷酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性--温度与浓度
7. 4 磷酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性—杂质
F- Cl-, SO42对腐蚀的促进作用
高压设备腐 蚀突出
7. 2 尿素生产装置
（二）尿素合成塔的腐蚀与防护
1、尿素合成塔结构
检漏孔 T检测孔
尿素合成塔 （空筒形式）
进料管：下封头上 出料管：上盖
壳体 耐腐蚀衬里
内件 附件
塔板
混合器
（二）尿素合成塔的腐蚀与防护 2、尿素合成塔主要腐蚀形态及分析
7. 2 尿素生产装置
（三）高压甲铵泵的腐蚀与防护
杂散电流的腐蚀特点： 破坏区域集中 破坏速度较快
3、氯 氯对金属的腐蚀作用与含水量和温度有关
金属在不同含水量的氯中允许使用的温度极限
4、盐 酸 盐酸浓度↑、温度↑，金属腐蚀速度↑
5、烧 碱
氧去极化腐蚀
与碱的浓度有关
当浓度>30%时，
浓度↑，腐蚀↑
与金属的材料有关
腐蚀速度与PH值的 关系
列 管 穿 孔 、 漏 酸
电 位 指 示 发 生 故 障
阴
酸
极
进
布
口
置
布
不
置
合
不
理
合
理
壳 层 酸 泥 沉 积
保证冷却水 增设参比电
水质
极电位校正
插座孔
合理布置 阴极
合理布置酸 进出口管
7. 3 硫酸生产装置
(三) 硫酸泵
浓硫酸泵
衬胶泵
硫酸泵
非金属泵 陶瓷泵
稀硫酸泵 高硅铸铁泵
金属泵 硬铅泵
(三) 硫酸泵 （1）稀硫酸泵
不锈钢的钝化电流密度↑
维钝电流密度↑
稳定钝化电位区↓
腐蚀速度↑
(一) 介质的腐蚀性—杂质 Fe 3+, Al 3+, Mg 2+ 的缓蚀作用
不锈钢的钝化电流密度↓ Fe 3+足量时，腐蚀速度↓ Fe 3+ 不足量时，腐蚀速度↑
(一) 介质的腐蚀性—杂质 Fe 3+ 的作用
Fe 3+足量时，腐蚀速度↓
钼
的夹
造
含
含杂
流
量 碳物 线
量少
➢ 德国物理化学家,金属学和冶金学奠基人之一 ➢ 1887年发现偏磷酸盐的同分异构现象（博士学位） ➢ 塔曼长期担任德国格丁根大学物理化学教授 ➢ 结晶动力学的原理 ➢ 金属学 ➢ 冶金过程物理化学 ➢ 在金属表面形成氧化层的研究上有创造性的见解 ➢ 塔曼培养出上百名优秀的物理化学家和冶金学家 ➢ 一生发表论文500余篇
第七章 典型化工装置的腐蚀与防护分析
7. 1 氯碱生产装置 7. 2 尿素生产装置 7. 3 硫酸生产装置 7. 4 磷酸生产装置
7. 1 氯碱生产装置
腐蚀较 严重
氯碱的生产工艺通常有隔膜法、水银法和离子膜法
盐水
腐蚀介质 NaCI溶液
腐蚀介质
电解
湿氯、NaCI溶液、杂散电流
氯处理 碱浓缩
腐蚀介质 湿氯、硫酸
（二）主要腐蚀形式
（1）水线腐蚀 （2）缝隙腐蚀 （3）杂散电流腐蚀 （4）点蚀 （5）应力腐蚀破裂
（三）典型装置防腐方法分析
（1）金属阳极电解槽的防护
（三）典型装置防腐方法分析
（2）盐水预热器的防护 采用电法综合防护技术有效地防杂散电流
（1）采用绝缘装置 （2）采用强漏电断电装置 （3）采用排流接地装置 （4）采用等电位保护装置
金属铅 P<78% : PbSO4 →腐蚀速度很小 90 %> P> 99% : PbHSO4→P↑, 腐蚀速度↑
金属铜 P<78% : 不会发生析氢腐蚀 90 %> P> 99% : 铜氧化腐蚀
(一) 介质的腐蚀性 （2）硫酸的温度（T）
纯净的硫酸溶液
T↑→腐蚀率↑
(一) 介质的腐蚀性 （3）硫酸的流速
已具有保护膜的金属：
T↑，流速↑ →腐蚀率↑
Cr18Ni8: 腐蚀率与流速和 硫酸中氧（氧化剂）的含 量有关
(一) 介质的腐蚀性
（4）酸中的氧及氧化剂（略）
（5）酸中的杂质（略）
塔器 贮槽 容器 涉及硫酸腐蚀的设备有： 冷却器 泵 管子 阀门
7. 3 硫酸生产装置
(二) 浓硫酸冷却器的腐蚀与防护
Fe 3+ 不足量时，腐蚀速度↑
(一) 介质的腐蚀性—杂质
SiO2
略
的作用
(一) 介质的腐蚀性— 含固物
磷酸料浆中的固体颗粒：
★ 未反应的磷矿颗粒 ★ 反应产物硫酸钙结晶
颗粒越多；粒径越大；硬度越硬；磷酸对材料的腐 蚀性越强
蒸发 腐蚀介质
精制
高浓度烧碱
固碱
（一）介质的腐蚀特性 1、食盐水溶液 金属在盐水系统中的腐蚀实质是氧去极化腐蚀
钢铁 材料
√钛、钛钯 合金
阴极的极化作用主要是氧的浓差极化
金属的不均匀性 金属在盐水中腐蚀的影响因素：介质的不均匀性
2、杂散电流
杂散电流的腐蚀是电解工业中一种特有 的腐蚀形式 产生杂散电流的原因： ➢ 金属构件本身某些部位导电不良 ➢ 电路通过介质时，介质中形成电场
7. 3 硫酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性
硫酸的腐蚀性能的影响因素: ➢ 硫酸的浓度 ➢ 硫酸的温度 ➢ 硫酸的流速 ➢ 酸中的氧(氧化剂) ➢ 杂质
(一) 介质的腐蚀性 （1）硫酸的浓度（P）
P<50% : P↑→腐蚀速度↑ 可钝化金属（碳钢） P≈50%→极大值
70%>P>50% : P↑→腐蚀速度↓ 浓度> 70%→形成钝化膜
铸铁排管酸冷器
铸铁排管酸冷器
铸铁排管酸冷器
铸
铁 管 存 在 缺
密 封 点 多
陷
排
硫
硫
Fra Baidu bibliotek
管
酸
酸
铸
温
流
造
度
速
质
高
高
量
差
降低浓硫酸 弯头采用耐 保证排管铸 采用低铬合
温度
腐蚀材料
造质量 金耐蚀铸铁
管壳式酸冷器
1、尿素合成塔结构
高压甲铵泵
离心式甲铵泵
往复式甲铵泵
高温高压的氨基甲酸铵溶液
卧式柱塞泵 立式柱塞泵
（三）高压甲铵泵的腐蚀与防护 2、防腐蚀疲劳措施
防腐蚀措施
降低应力集中
组内提 进 合腔高 排 阀交内 液 式角表 组 液圆面 合 钢滑粗 阀 结过糙
构渡度
选择耐腐蚀疲劳材料
足
降不
够
低锈
控
的
钢钢
制
铬 中的 锻
（三）典型装置防腐方法分析
（3）其他设备的防护 氯碱生产装置的防腐以材料为主
容器设备：采用非金属材料做衬里；涂料防腐 工艺管路通常采用非金属材质，部分内衬非金属。 特定功能的设备采用钛材 高纯高铬铁素体制造碱浓缩系统中的关键设备
7. 2 尿素生产装置
（一）介质的腐蚀特性
对设备腐 蚀最严重
(三) 硫酸泵 （2）浓硫酸泵
7. 4 磷酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性 磷酸的腐蚀性能的影响因素:
➢ 温度与浓度 ➢ 杂质 ➢ 含固物 ➢ 磷酸的生产方法
7. 4 磷酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性--温度与浓度
7. 4 磷酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性—杂质
F- Cl-, SO42对腐蚀的促进作用
高压设备腐 蚀突出
7. 2 尿素生产装置
（二）尿素合成塔的腐蚀与防护
1、尿素合成塔结构
检漏孔 T检测孔
尿素合成塔 （空筒形式）
进料管：下封头上 出料管：上盖
壳体 耐腐蚀衬里
内件 附件
塔板
混合器
（二）尿素合成塔的腐蚀与防护 2、尿素合成塔主要腐蚀形态及分析
7. 2 尿素生产装置
（三）高压甲铵泵的腐蚀与防护
杂散电流的腐蚀特点： 破坏区域集中 破坏速度较快
3、氯 氯对金属的腐蚀作用与含水量和温度有关
金属在不同含水量的氯中允许使用的温度极限
4、盐 酸 盐酸浓度↑、温度↑，金属腐蚀速度↑
5、烧 碱
氧去极化腐蚀
与碱的浓度有关
当浓度>30%时，
浓度↑，腐蚀↑
与金属的材料有关
腐蚀速度与PH值的 关系
列 管 穿 孔 、 漏 酸
电 位 指 示 发 生 故 障
阴
酸
极
进
布
口
置
布
不
置
合
不
理
合
理
壳 层 酸 泥 沉 积
保证冷却水 增设参比电
水质
极电位校正
插座孔
合理布置 阴极
合理布置酸 进出口管
7. 3 硫酸生产装置
(三) 硫酸泵
浓硫酸泵
衬胶泵
硫酸泵
非金属泵 陶瓷泵
稀硫酸泵 高硅铸铁泵
金属泵 硬铅泵
(三) 硫酸泵 （1）稀硫酸泵
不锈钢的钝化电流密度↑
维钝电流密度↑
稳定钝化电位区↓
腐蚀速度↑
(一) 介质的腐蚀性—杂质 Fe 3+, Al 3+, Mg 2+ 的缓蚀作用
不锈钢的钝化电流密度↓ Fe 3+足量时，腐蚀速度↓ Fe 3+ 不足量时，腐蚀速度↑
(一) 介质的腐蚀性—杂质 Fe 3+ 的作用
Fe 3+足量时，腐蚀速度↓
钼
的夹
造
含
含杂
流
量 碳物 线
量少
➢ 德国物理化学家,金属学和冶金学奠基人之一 ➢ 1887年发现偏磷酸盐的同分异构现象（博士学位） ➢ 塔曼长期担任德国格丁根大学物理化学教授 ➢ 结晶动力学的原理 ➢ 金属学 ➢ 冶金过程物理化学 ➢ 在金属表面形成氧化层的研究上有创造性的见解 ➢ 塔曼培养出上百名优秀的物理化学家和冶金学家 ➢ 一生发表论文500余篇
第七章 典型化工装置的腐蚀与防护分析
7. 1 氯碱生产装置 7. 2 尿素生产装置 7. 3 硫酸生产装置 7. 4 磷酸生产装置
7. 1 氯碱生产装置
腐蚀较 严重
氯碱的生产工艺通常有隔膜法、水银法和离子膜法
盐水
腐蚀介质 NaCI溶液
腐蚀介质
电解
湿氯、NaCI溶液、杂散电流
氯处理 碱浓缩
腐蚀介质 湿氯、硫酸
（二）主要腐蚀形式
（1）水线腐蚀 （2）缝隙腐蚀 （3）杂散电流腐蚀 （4）点蚀 （5）应力腐蚀破裂
（三）典型装置防腐方法分析
（1）金属阳极电解槽的防护
（三）典型装置防腐方法分析
（2）盐水预热器的防护 采用电法综合防护技术有效地防杂散电流
（1）采用绝缘装置 （2）采用强漏电断电装置 （3）采用排流接地装置 （4）采用等电位保护装置
金属铅 P<78% : PbSO4 →腐蚀速度很小 90 %> P> 99% : PbHSO4→P↑, 腐蚀速度↑
金属铜 P<78% : 不会发生析氢腐蚀 90 %> P> 99% : 铜氧化腐蚀
(一) 介质的腐蚀性 （2）硫酸的温度（T）
纯净的硫酸溶液
T↑→腐蚀率↑
(一) 介质的腐蚀性 （3）硫酸的流速
已具有保护膜的金属：
T↑，流速↑ →腐蚀率↑
Cr18Ni8: 腐蚀率与流速和 硫酸中氧（氧化剂）的含 量有关
(一) 介质的腐蚀性
（4）酸中的氧及氧化剂（略）
（5）酸中的杂质（略）
塔器 贮槽 容器 涉及硫酸腐蚀的设备有： 冷却器 泵 管子 阀门
7. 3 硫酸生产装置
(二) 浓硫酸冷却器的腐蚀与防护
Fe 3+ 不足量时，腐蚀速度↑
(一) 介质的腐蚀性—杂质
SiO2
略
的作用
(一) 介质的腐蚀性— 含固物
磷酸料浆中的固体颗粒：
★ 未反应的磷矿颗粒 ★ 反应产物硫酸钙结晶
颗粒越多；粒径越大；硬度越硬；磷酸对材料的腐 蚀性越强
蒸发 腐蚀介质
精制
高浓度烧碱
固碱
（一）介质的腐蚀特性 1、食盐水溶液 金属在盐水系统中的腐蚀实质是氧去极化腐蚀
钢铁 材料
√钛、钛钯 合金
阴极的极化作用主要是氧的浓差极化
金属的不均匀性 金属在盐水中腐蚀的影响因素：介质的不均匀性
2、杂散电流
杂散电流的腐蚀是电解工业中一种特有 的腐蚀形式 产生杂散电流的原因： ➢ 金属构件本身某些部位导电不良 ➢ 电路通过介质时，介质中形成电场
7. 3 硫酸生产装置
(一) 介质的腐蚀性
硫酸的腐蚀性能的影响因素: ➢ 硫酸的浓度 ➢ 硫酸的温度 ➢ 硫酸的流速 ➢ 酸中的氧(氧化剂) ➢ 杂质
(一) 介质的腐蚀性 （1）硫酸的浓度（P）
P<50% : P↑→腐蚀速度↑ 可钝化金属（碳钢） P≈50%→极大值
70%>P>50% : P↑→腐蚀速度↓ 浓度> 70%→形成钝化膜