設(shè)備結(jié)構(gòu)、環(huán)境熱差異狀態(tài)與腐蝕控制
一、設(shè)備結(jié)構(gòu)、環(huán)境熱差異狀態(tài)與腐蝕控制
在工業(yè)生產(chǎn)裝置中,特別是在化工生產(chǎn)裝置中,生產(chǎn)工藝過程要求大多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備和裝置是在熱環(huán)境下運(yùn)行的,尤其是反應(yīng)設(shè)備和熱交換設(shè)備。因此在設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,必須要考慮設(shè)備在傳熱、冷凝及保溫狀態(tài)下的腐蝕問題。而在各類防腐蝕手冊及試驗(yàn)數(shù)據(jù)中,腐蝕速率大多數(shù)是在介質(zhì)處于均勻溫度條件下測定的,與實(shí)際熱條件對設(shè)備的腐蝕作用有重大差異。
1、溫差腐蝕電池
溫差腐蝕電池是指同一材料在同一電解液中因處于不同的溫度條件下,在陽極側(cè)(視材料不同,陽極可能是高溫側(cè),也可能是低溫側(cè))發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。盡管溫差腐蝕現(xiàn)象在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常見到(如熱交換器、蒸煮器、浸入式加熱器、鍋爐、反應(yīng)器等設(shè)備中),但對其實(shí)際重要性及基礎(chǔ)理論的研究卻并不充分,解決其腐蝕問題的方法也多來自對腐蝕實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。這里要說明的是因溫差而形成的腐蝕電池,其兩個電極的電極電位屬于非平衡電位,故其極性不能簡單地套用能斯特公式來加以說明。
2、傳導(dǎo)熱對設(shè)備結(jié)構(gòu)及腐蝕的影響
在工業(yè)生產(chǎn)中往往伴隨有工藝物料的加熱與冷卻過程及冷、熱質(zhì)物料的傳輸過程。在對該類工藝過程的設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)特別注意設(shè)備各區(qū)域溫度均衡,避免形成局部過熱區(qū)域。圖1為熱質(zhì)物料輸送管管架設(shè)計時注意溫度均衡的實(shí)例。圖2及圖3為設(shè)備加熱時防止局部溫度過高的結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)例。
圖1熱質(zhì)物料輸送管管架結(jié)構(gòu)設(shè)計示意
圖2外加熱夾套加熱控制范圍應(yīng)低于受熱液位實(shí)例
圖3設(shè)備加熱時防止局部溫度過高的結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)例
3、反應(yīng)熱對設(shè)備結(jié)構(gòu)及腐蝕的影響
若兩種工藝介質(zhì)混合后將發(fā)生化學(xué)放熱反應(yīng),且因設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致局部溫度升高時,形成溫差腐蝕。圖4是兩種介質(zhì)混合后,其放熱反應(yīng)時產(chǎn)生的腐蝕問題及防止辦法。
圖4兩種介質(zhì)混合放熱反應(yīng)時防止溫差腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)例
4、冷凝對設(shè)備結(jié)構(gòu)及腐蝕的影響
冷凝液腐蝕是在高溫生產(chǎn)條件下,由于設(shè)備結(jié)構(gòu)或外保溫有缺陷,使高溫氣相環(huán)境中的設(shè)備局部冷卻而導(dǎo)致介質(zhì)在材料表面結(jié)露并濃縮而形成的腐蝕破壞。冷凝液腐蝕破壞很強(qiáng)烈,特別是高壓設(shè)備,由于蒸氣壓高,使介質(zhì)的沸點(diǎn)升高,可在較高的溫度下出現(xiàn)冷凝,而高溫冷凝液的腐蝕速度很快,因而危險性更大。如大型化肥廠尿素高壓設(shè)備頂部氣相部位由于在外殼上有兩個起重吊鉤暴露在外保溫層之外,形成散熱導(dǎo)致內(nèi)壁高溫冷凝液腐蝕。圖5及圖6為兩個冷凝腐蝕及其防止的實(shí)例。
圖5外保溫缺陷導(dǎo)致的冷凝腐蝕及防止措施實(shí)例
圖6外隔熱缺陷導(dǎo)致的冷凝腐蝕及防止措施實(shí)例
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