浅析烧结烟气湿法脱硫设备各腐蚀类型.doc

1、浅析烧结烟气湿法脱硫设备各腐蚀类型摘要：在目前国内外投入使用的烧结烟气湿法脱硫工程中，普遍存在管道及部分设备的腐蚀，严重影响了脱硫系统的正常生产运营。本文结合工程实际情况概括总结了各种腐蚀发生的原理及腐蚀现象，以便我们更好的去认识和判别各种腐蚀从而更有针对性的进行防腐。 关键词：烟气脱硫；防腐；不锈钢；洗涤液；应力 中图分类号：TU352 文献标识码： A 众所周知，烧结烟气脱硫项目都存在一定的管道、设备等腐蚀，本文结合莱芜钢铁集团银前 265M2 烧结机烟气脱硫现场所遇到的一些腐蚀现象，归纳总结了我们脱硫项目已经存在以及可能存在的几种腐蚀类型，以便我们更有针对性的采取防护措施。 腐蚀的原理：

2、从根本上讲，金属的腐蚀就是金属被氧化形成了化合物。主要就是两种方式：化学腐蚀，金属直接与介质发生反应；电化学腐蚀，金属与电解质溶液产生电极反应。 各种腐蚀现象分析：金属腐蚀按照表现形态可分为：点腐蚀、缝隙腐蚀、均匀腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等等，以下是我在莱钢项目中遇到的一些具体腐蚀现象。 塔壁生锈腐蚀：钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀从原理上讲是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，例如莱钢脱硫项目 SO2 吸收塔裙座采用的是碳钢材料，表面出现的锈蚀产物比较轻脆粗糙易剥落。这是因为，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的 H+与 OH离子，还溶解了 O2、CO2、SO2

3、、NO2 等气体，在表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化，主要化学反应如下： 负极(Fe)：Fe2e- = Fe2+正极：O2 2H2O4e-=4OH-； 即 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2； 吸氧腐蚀生成的 Fe(OH)2 被氧所氧化，4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3； 最终脱水生成铁锈，2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O；这类腐蚀只要在塔体外壁喷涂防腐漆即可有效防护。 磨损腐蚀：这种腐蚀现象由磨损和腐蚀联合作用而产生的，例如莱钢脱硫项

4、目的喷淋洗涤塔所用喷淋泵叶轮上的浅型沟槽。主要腐蚀过程是，首先酸性洗涤液与 Fe 发生电化学反应中的析氢反应，如下： 负极(Fe)：Fe2e=Fe2+ 正极(杂质)：2H+2e- = H2 电池反应：Fe2H2O=Fe(OH)2H2； 以及酸性条件下的化学反应： FeH2SO3=FeSO3+H2， Fe + H2SO4 （稀）= FeSO4 + H2 ， 水溶液中 Fe 的电子能力比 H+差，但 Fe3+的得电子能力比 H+强，故氢离子不能将 Fe2+再抢去电子，不能生成 Fe3+，因此这里的反映不会产生 Fe3+，以上反应最终生成的是 FeSO4 钝化膜。由于离心泵上叶轮部位的腐蚀性介质速度

5、很高，破坏掉这层钝化膜，这样在反复的腐蚀、磨损过程中渐渐出现了腐蚀现象，尤其是在含固体粒子较多的时候，这种腐蚀现象较为严重。对于工业实际运行过程中的设备腐蚀，往往是多种原因综合作用的结果，下面简单介绍一下离心泵的气蚀现象。 气蚀：离心泵在运行时，有时会发生振动、噪音，部件上也会出现一些麻点及凹坑等材料的破坏，导致泵的性能下降。莱钢脱硫项目喷淋洗涤塔喷淋洗涤泵采用的是离心泵，离心泵的气蚀现象存在。主要原因是，当泵内管道中某处的压强下降到等于或低于当时液温条件下的汽化压强时，就会产生气泡，气泡主要是蒸汽，对于我们的洗涤液还溶解有一定的 SO2、O2、N2 等气体，这些气泡当流到高压区时，就会破裂，

6、气泡在破裂时会产生很大的冲击力，可以达到几百个大气压，甚至几千个大气压，使流道的材料受到破坏。气蚀过程，就是气泡从形成到增长再到破裂的过程。预防气蚀的措施有：a.降低温度 b.定期清洗过滤器以减小阻力 c.泵转速的变化，相应的汽蚀余量会成正比的变化，因此降低转速可降低必须的汽蚀余量，汽蚀余量要求的低了，泵的抗气蚀性能也大大加强，所以现在国际流行趋势就是减小转速以增强泵的抗气蚀性。希望在选购设备厂家的时候，在这方面引起足够的关注和重视。 CL-对不锈钢的腐蚀：莱钢脱硫项目绝大多数设备以及管道采用的是不锈钢 316L(00Cr17Ni14Mo2)材质，是超低碳且含 Mo 的奥氏体不锈钢，在许多介质

7、条件中有良好的耐均匀腐蚀和坑点腐蚀性能，Ni 含量的提高(14%)有利于奥氏体相的稳定，316L 在抗晶间腐蚀、高温硫、高温环烷酸和坑点腐蚀的能力方面要明显优于 304（0Cr18Ni9）和321（0Cr18Ni10Ti）不锈钢材料。316L 性能优良但造价高，弄清不锈钢产生腐蚀现象的原因，对不锈钢的防护起到至关重要的作用。目前，根据大量的实验和实践证明，CL-是不锈钢产生腐蚀的主要原因之一。 莱钢脱硫过滤系统的过滤罐下部锥体上出现深处腐蚀的小孔：这类属于点腐蚀，在化工设备腐蚀中占得比例大约为 20%25%，大多出现在含有氯离子的溶液中,CL-的存在使不锈钢表面的氧化膜产生了溶解，其原因是由于

8、氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物。缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性钝性腐蚀电池，也存在着电化学反应的析氢反应，即负极(Fe)： Fe - 2e- = Fe2+,Cr - 2e- = Cr2+,Ni - 2e- = Ni2+, 正极(杂质)：2H+2e- = H2，然后在酸性条件下形成可溶解的氯化物，在这个电池里孔外钝态膜的面积要远远大于孔内活性状态的金属，因此阳极上的电流难以向孔内流动，所以电流密度很大，蚀孔加深速度较快，于是在不停的结果在金属上生成孔径为 20m30m 的小蚀坑，从而产生点蚀。

9、 法兰、螺栓等连接处的缝隙腐蚀：这类腐蚀跟点蚀的原理大体一致，这类腐蚀一般发生在法兰垫片、搭接缝、螺栓螺帽的缝隙，以及换热管与管板孔的缝隙部位等等。 焊接问题所引起的应力腐蚀：莱钢脱硫富胺液管道多次出现焊缝泄露问题，泄露处不是小孔状，而是比小孔更大的细长裂缝，这说明此处不仅有以上腐蚀原理的发生还伴随着应力腐蚀，这种现像是腐蚀介质和静拉伸应力共同作用的结果，应力腐蚀开裂在石油、化工腐蚀失效类型中所占比例最高，可达 45%50%。 这种腐蚀现象，原因是这样的，由于焊接部位的失效首先表现在焊缝热影响区，然后向焊缝中心和母材两侧慢慢扩展，在焊接时，由于奥氏体不锈钢的热膨胀系数大，约是铁素体钢的 1.3

10、5 倍，所以熔化的焊条热膨胀作用下流动性增强，冷却时在焊接熔池内受收缩作用的影响，产生较大的收缩变形和一定的拉应力，因此产生应力腐蚀的可能性加大。而且，奥氏体不锈钢的敏化温度为 650，如果焊后没有立即进行快速冷却处理，焊接熔合区和热影响区就会因为贫铬而导致腐蚀电位降低，使CL-容易在这些部位吸附，进一步由点蚀扩展成为应力腐蚀裂纹。根据其腐蚀实际发生在焊接熔合区和热影响区附近来判断，是 CL-直接构成了对316L 不锈钢的应力腐蚀。由于 316L 材料在焊接过程中，会在焊接熔合线边缘产生贫铬，使材料熔合线附近的晶格产生空隙，给 CL-的聚集提供了条件，因此这类腐蚀可理解为 CL-点腐蚀后在焊接

11、应力的作用下进一步扩展的应力腐蚀，需提升焊接质量以防应力腐蚀的发生。 H2SO4 管道的腐蚀：莱钢脱硫项目制酸区域干燥酸循环槽泵出口管道弯头焊缝处多次出现穿孔点蚀现象，浓硫酸多次喷溅出来，给工作人员造成极大地安全隐患。通常情况下，浓硫酸管道表面都会形成一层钝化膜， 2Fe + 6H2SO4 （浓）= Fe2（SO4）3 +3SO2 + 6H2O ， Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2 + 2H2O； 以上这个反应需要加热，因此通常是以硝酸作为钝化液，这层膜组织了腐蚀的继续进行，不得不说，316L 是一种具有非常优良耐酸性能和机械性能的材料。这里的腐蚀现像是由点蚀、磨损、焊

12、接质量引起的应力腐蚀等等各种原因综合作用的结果，焊缝质量不行导致难以形成完整平滑的钝化膜，产生点蚀的同时伴有应力的拉伸作用，外加泵出口管道冲击力较大，酸液中含有的一些固体颗粒等杂质将钝化膜层破坏等等，针对于此，制算区域干燥循环槽区域进行了重新焊接的改造，焊缝质量得到了保证。 晶间腐蚀：晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中，使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏现象，这是不锈钢很危险的一种腐蚀。因为受这种腐蚀的设备或零件，有时从外表看仍是完好光亮，但是内部由于晶粒之间的结合力被破坏，材料几乎丧失了强度，严重者会失去金属声音，轻轻敲击便成为粉末。不锈钢管道在焊接时易发生晶间腐蚀，在 425-815

13、之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用）析出，并且造成邻近区域铬丢失，从而渐渐失去耐腐蚀能力。晶间腐蚀也是胺液、浓硫酸等管道焊缝腐蚀的主要原因之一。 结束语：在湿法烟气脱硫工程中，各种腐蚀类型不尽相同，明确各种腐蚀发生的原理采取合理优化的防腐措施，才能有的放矢。 参考文献： 1 郑卫京，罗永禄，张可矩.火电厂烟气脱硫装置腐蚀与防护J.电力环境保护，1999，15（2）：23-26. 2 徐凤刚.脱硫产业的发展给予和面临的挑战 J.冶金环境保护，2005， （3）：20-22. 3 刘瑜.康世富.可再生胺法脱硫技术的应用 J.硫酸工业，2007， （1）：39-41. 4 江镇海.燃煤发电烟气湿法脱硫系统的腐蚀与防护 J.环保，2009；1（1）：34-37. 作者简介:郭凤明，1984 年生，男，山东临沂人，青岛科技大学过程装备与控制工程专业，山东省冶金设计院股份有限公司助理工程师。