喷淋腐蚀的危害和预防

喷淋腐蚀的危害和预防

东北化工建设（大连）有限公司范业军

金属的腐蚀对压力容器、压力管道等设备造成的危害和损失是十分巨大的。因此，很有必要对各种形式的腐蚀及其机理进行研究，它可以帮助我们寻找降低腐蚀速率的办法，延长设备的使用寿命。

腐蚀的形式主要有：全面腐蚀（也称为均匀腐蚀）、局部腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳及氢损伤等。这些不同形式的腐蚀及其机理，已有相关的专著和论文进行过深入的分析，本文想着重讨论的是一种十分普通的存在着而仍然没有引起足够重视的一种腐蚀形式—喷淋腐蚀。这种腐蚀形式在一些论文当中也曾被提到，但大多没有详细的对它进行过分析和讨论。喷淋腐蚀的存在十分普通，由此带来的危害不可忽视。所以，对喷淋腐蚀的危害及预防进行探讨是有意义的。

笔者在压力容器和压力管道的检验工作中发现，喷淋腐蚀主要出现在液化气站的液化石油气管道和氨制冷系统中。相关的论文也探讨过淋洒式冷排中的喷淋腐蚀【1】。喷淋腐蚀的危害不仅使设备提前报废，缩短设备的使用寿命，更严重的是它造成了事故隐患，危及设备的安全运行。比如，化工压力管道的设计使用寿命一般为15~20年，而很多受到喷淋腐蚀的管道仅使用了10年不到就报废了，比预期使用寿命缩短了1/3~1/2。而且，压力管道的更换涉及到设计、制造、安装、监检等诸多环节，成本是比较高的。

1 喷淋腐蚀的形式和机理

喷淋腐蚀的形式归纳起来主要有2种：一种是经过短时间但次数很多的

喷淋，比如淋雨，雨水会较长时间的附着在设备的表面，加快附着表面的腐蚀速率。另一种是设备在运行过程中液体不断飞溅到金属表面，造成其长期处于干湿交替的状态而发生腐蚀；下面将分别论述这2种情况。

1.1液化石油气管道上的喷淋腐蚀

我所于2004年底对海门市某液化气站的压力管道进行了首次检验，液化气站的管道系统主要由6根并排的管道组成，气相管道和液相管道各有3根，规格为Ø57mm×4mm。于1994年投入使用，采用涂防腐漆的方式进行防护。

在检验过程中，发现其管道腐蚀严重，但呈现出和其他腐蚀不同的特点：几乎所有的管道都是外表面的上半部分腐蚀轻微，而下半部分则全部有腐蚀鼓包连续于整条管线，用小锤敲掉这层鼓包后，发现管道表面布满了高密度的腐蚀坑，坑深目测在1~2mm之间；室内部分的管道则没有发生腐蚀。

在其他投用年限为5~10年的石油液化气管道上也发现了类似的情况，蚀坑密度各有不同。

1）原因分析

在一般情况下，管道整个圆周所处的运行环境基本是一致的，上部和下部的腐蚀情况因那个该相差不大。但该管系腐蚀严重的地方主要集中在管道下部，而上部情况较好，管道外表面的上下部分以及室内和室外管道的腐蚀情况形成了很大反差。

根据该管道系统腐蚀的特点，结合腐蚀产生的条件推断：管道下部的腐蚀主要是由于雨水经常附着在管道下表面引起的，雨水对管道的腐蚀产生了主要的影响。这是因为下雨的时候，管道上表面的水能很快排除或蒸发掉。

由经验可知，下表面会有水滴长时间地附着在上面（这种情况在近10年的使用过程中，每下一次雨就重复一遍）；雨水的酸性也加快了腐蚀的速率。

该液化气管道系统在使用过程中也曾做过几次防腐保养。但从现场的腐蚀情况来看，在投用后的防腐保养前很可能都没有把原来的腐蚀表面清理干净，以至未遏制住管道下部腐蚀恶化的趋势。

2） 腐蚀机理

由以上分析可知，管道下部的腐蚀主要是由于雨水中的酸性物质跟管道表面的金属发生

电化学作用引起的。

管道表面和水溶液共同作用产生如下的阳极反应，结果使管道表面产生点蚀：

+2+2+2Fe+H O Fe(OH)+H +e

Fe(OH)+H Fe +H O+e →→

即：2+Fe Fe +2e →

在临近管道表面与介质交界面上发生如下主要阴极反应（吸氧腐蚀）：

22O +2H O+4e 4OH →一

由于腐蚀坑底部2+Fe 浓度增大，雨水或水汽中存在24SO 一、23SO 一、3NO 一等

阴离子，导致溶液中的阴离子迁移，并产生铁的化合物，被水解后生成氢氧化物和游离酸，例如：

42224FeSO +2H O Fe(OH)+H SO →

酸的产生使蚀坑底部更具有腐蚀性。腐蚀坑形成的过程，如图1所示。

1.2 氨制冷系统中的喷淋腐蚀

2005年3月中旬，在海门市的1家化工企业里，1套氨制冷设备发生了

氨气泄漏事故，由于及时停机，没有造成太大损失。

经过现场监察，发现该制冷系统中的1台立式冷凝器上部1根Ø80mm 的接管由于腐蚀产生了裂纹，导致氨气泄漏。该接管表面覆盖着一层层的脱皮，洒上肥皂水后，可以发现有氨气不断的冒出。

分析管子开裂的原因，主要是由于立式冷凝器顶部不断有水珠飞溅出来，洒落到该接管的表面上，如图2所示。制冷系统运行时，管道表面的温度在60~80℃之间，水滴溅到上面后很快就被蒸发掉，表面干湿交替的状态加快了腐蚀速率，最终导致管道开裂。

同时，在大量的立式冷凝器检验中还发现，从冷凝器顶部和蓄水池里飞溅出来的水珠不断的洒落到冷凝器的下部，使冷凝器的下部产生大量的局部腐蚀（凹坑腐蚀），导致冷凝器下部的腐蚀情况恶化。下部壁厚减薄也比上部更快，除了个别蚀坑深度在2~4mm外，一般下部的壁厚要比上部少0.5~1.0mm。

至于本例的腐蚀机理，和上例液化石油气管道系统中的机理是类似的，但冷凝器接管部分的腐蚀有些不同。接管表面长期处于干湿交替的状态导致了管道表面液体中的有害物质不断的被浓缩，加速了管道表面的腐蚀。

2 讨论

喷淋腐蚀发生的过程是水珠（或者其他液体）不断的飞溅到金属设备的表面，由于设备表面的防腐油漆疏松，或者表面材料劣化，或者金属表面温度较高，导致设备的金属表面发生电化学反应而被腐蚀。

虽然本文所论述的2种情形的喷淋腐蚀都是由于水的喷淋引起的，但不是所有的喷淋都会引起设备的腐蚀。这和设备的材质种类，防腐油漆的完好，