哈雷釬焊板式換熱器
                專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
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                海水換熱器的腐蝕

                點擊:4003 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]

                水換熱器的腐蝕

                  換熱器是用于溫度不同的兩種介質之間相互進行熱傳遞的常用設備,它是化工、制藥、食品、機械及其它工業部門廣泛使用的一種常用設備。
                海水換熱器是海上平臺作業中應用最廣泛的一種重要設備,換熱器換熱狀況的好壞,直接影響著整個平臺的平穩運行及綜合經濟指標,
                對生產的安全、穩定,長期運行起著 重要的作用。海上平臺用金屬換熱器介質有原油和海水兩種。原油中含有的雜質,
                如無機鹽、硫化物、氮化物、有機酸、水分等對設備的危害都很大,有些本身就是腐蝕性介質,如硫化氫、硫、硫醇、有機酸等,
                有些是在加工過程中轉化為腐蝕性介質,如無機鹽水解生成的HCl等,這些雜質均對海上平臺金屬換熱器造成腐蝕破壞。

                海水存在較高含量的溶解氧、氯離子和微生物,其對金屬換熱器的腐蝕性很強。眾所周知,海洋環境是一個特定的極為復雜的腐蝕環境,
                十分惡劣,在此區域大氣中主要含有水蒸氣、氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫以及懸浮于其中的氯化鹽、硫酸鹽等,
                它具有比普通大氣濕度大、鹽分高、溫度高及干、濕循環效應明顯等特點,對金屬的腐蝕性也比較強。
                   
                1、 腐蝕機理

                         濕硫化氫腐蝕
                    原油中含有二氧化硫、硫化氫等成分,在換熱器中流過時構成了濕硫化氫環境,對海上平臺金屬換熱器造成很強的腐蝕。
                腐蝕反應中陽極反應為:
                                
                    濕硫化氫對海上平臺換熱器可以形成兩方面的腐蝕:均勻腐蝕和濕硫化氫應力腐蝕開裂。濕硫化氫應力腐蝕開裂的形式有以下三種:
                          
                       硫化物應力腐蝕開裂
                    硫化物應力開裂的機理,一種認為是金屬的陽極溶解引起破裂擴展。另一種認為是滲入氫引起的脆性破裂而造成破裂擴展。
                   
                       氫致開裂(HIC)
                    當不銹鋼浸漬在含硫化氫的環境中,因腐蝕而產生的氫便滲入鋼中,原子狀氫擴散到達非金屬夾雜物等界面,在其缺陷部位轉變為分子氫,
                提高了空洞的內壓、其壓力可達到104MPa。在壓力作用下,沿夾雜物或偏析區呈線狀或臺階狀擴展開裂。

                2 、 電化學腐蝕
                    電化學腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕,有時單獨造成腐蝕,有時和機械作用等共同產生腐蝕。碳素鋼在電解質溶液中(例如水)
                會形成微電池,碳素鋼的基本金相組織為鐵素體(Fe)和滲碳體(Fe3C),在電解質溶液中就會形成以低電位的鐵素體為陽極,
                高電位的滲碳體為陰極的腐蝕電池,從而使鋼材受到腐蝕。
                                 
                     
                      連多硫酸應力腐蝕開裂(PASSC)
                    在上述鐵與硫化氫反應中,換熱器表面會生成硫化鐵。當設備表面降溫或停工冷卻到室溫時,硫化鐵與水分和空氣相接觸,
                生成連多硫酸(H2SXO6,X=3、4、5)。即發生下列反應:               
                   
                8FeS+11O2+2H2O 4Fe2O3+2H2S4O6
                    不銹鋼的使用過程中,發生敏化的部分,或者在制造設備的過程中發生敏化的部分,其晶界上會形成貧Cr區。在這種狀態下,
                若遇到上述生成的酸,就會發生沿晶應力腐蝕開裂??梢哉J為,此沿晶應力腐蝕開裂的機理是貧Cr區的陽極溶解,陰極反應時連
                多硫酸的還原而引起的。
                   
                3、 氯離子腐蝕
                    海上平臺用金屬換熱器介質之一的海水中含有較多含量的氯離子,具有很強的腐蝕性,其對不銹鋼換熱器造成的腐蝕種類主要有兩種:
                應力腐蝕、點蝕。

                   (1)海水中氯離子容易吸附在換熱器鈍化膜上,把氧原子擠掉,然后和鈍化膜中的陽離子結合形成可溶性氯化物,結果在換熱器露出來
                的金屬面上腐蝕了一個小坑,這些小坑被稱為點蝕核。這些氯化物容易水解,使小坑內溶液pH值下降,使溶液成酸性,溶解了一部分氧化膜,
                造成多余的金屬離子,為了平衡腐蝕坑內的電中性,外部的氯離子不斷向孔內遷移,使孔內金屬又進一步水解。如此循環,奧氏體不銹鋼不
                斷的腐蝕,越來越快,并且向孔的深度方向發展,直至形成穿孔,造成點蝕(孔蝕)。
                    (2)由于海水中氯離子使海洋平臺用金屬換熱器(不銹鋼)表面的鈍化膜受到破壞,在拉伸應力的作用下,鈍化膜被破壞的區域就會產
                生裂紋,成為腐蝕電池的陽極區,連續不斷的電化學腐蝕最終可能導致金屬的斷裂。這種腐蝕與氯離子的濃度關系不大,即使是微量的氯
                離子,也可能產生應力腐蝕。
                   
                      環烷酸腐蝕
                    環烷酸是原油中烴類氧化物的通稱,屬于有機酸,因為環烷酸的羧酸衍生物在原油中占有較大的比例,故稱為環烷酸,
                用分子式CnH2n-1COOH表示。環烷酸腐蝕的反應式如下:
                               
                    隨著原油酸值的增大、流速的增快而腐蝕加重。尤其在金屬的粗糙不平的表面和湍流區,環烷酸的腐蝕更嚴重。環烷酸腐蝕呈溝槽狀。
                       磨損腐蝕
                    腐蝕磨損是指摩擦副對偶表面在相對滑動過程中,表面材料與周圍介質發生化學或電化學反應,并伴隨機械作用而引起的材料損失的現象。
                腐蝕磨損通常是一種輕微磨損,但在一定條件下也可能轉變為嚴重磨損。
                    海上平臺金屬換熱器中的腐蝕液體是流動的,而由于流體力學因素與腐蝕電化學因素協同加速作用,動態下的介質對金屬材料的腐蝕
                要比靜態下的腐蝕嚴重的多。特別是液體中含有第二相(如固相顆?;驓馀?組成雙相流或多相流時,由于固體顆粒對材料的沖擊和磨損,
                使腐蝕更為嚴重。
                      大氣腐蝕
                    海洋大氣是指海面飛濺區以上的大氣區和沿岸大氣區,在此區域中主要含有水蒸氣、氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫以及懸浮于
                其中的氯化鹽、硫酸鹽等,它具有比普通大氣濕度大、鹽分高、溫度高及干、濕循環效應明顯等特點。由于海洋大氣濕度很大,水蒸氣在
                毛細管作用、吸附作用、化學凝結作用的影響下,附著在鋼材表面上形成一層肉眼看不見的水膜,CO2、SO2和一些鹽分溶解在水膜中,使之
                成為導電性很強的電解質溶液。由于鋼材的主體元素鐵和微量元素碳等元素的標準電極電位不同,當它們同時處于電解質溶液中時,就形成
                了很多原電池,鐵作為陽極在電解質溶液(水膜)中被氧化而失去電子,變成鐵銹。
                    由于海洋大氣環境相對濕度較大,水膜較厚,含鹽量較高,水膜電解能力更強,同時海洋大氣環境中的鋼結構,白天經日光照射,水分蒸發
                提高了表面鹽度,晚間又形成潮濕表面,這種干濕循環使得腐蝕速度大大加快。此外水膜中溶解的其他物質,如氧氣、二氧化碳、二氧化硫及
                另外一些氯化物和硫酸鹽也沉積在鋼材表面,一方面,鹽分在水膜中溶解,二氧化碳和二氧化硫使水膜呈酸性,提高了水膜的導電能力;
                另一方面,氯離子有穿透作用,它能加速鋼材的點蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。由此可見,海洋大氣腐蝕環境遠比內陸
                大氣環境惡劣。
                    
                      微生物腐蝕
                    腐蝕微生物主要是在自然界中參與硫、鐵元素循環的菌類,包括好氧菌和厭氧菌,其主要存在于土壤、海水、天然石油產品等多種環境中
                ,直接和間接參與和金屬的腐蝕。微生物腐蝕常給地下管線、海底電纜、工業注水系統等工業設施帶來嚴重危害,造成經濟上的損失。
                    近幾年來,在海洋平臺換熱器和冷卻水系統中,由微生物引起的各種腐蝕損傷問題尤為嚴重,其種類主要有鐵氧化菌和硫酸鹽還原菌。
                    鐵氧化菌能夠引起碳鋼坑蝕,并且使氫氧化鐵在其細胞外沉積。在鐵氧化菌存在的情況下,腐蝕過程是通過縫隙腐蝕機理進行的。
                由鐵氧化菌形成的鐵銹沉淀物在碳鋼上形成氧的濃縮區,導致了小陽極和大環境陰極腐蝕電池的形成,促使縫隙腐蝕發生,這種現象也導致冷卻水系統的水質變差以及設備堵塞,生成大量的生物污垢,最終導致設備嚴重腐蝕。而硫酸鹽還原菌的引起不銹鋼局部腐蝕的機理還不完全清楚,有待于進一步研究。
                  


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