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                      泵的腐蝕與防護

                      發布時間:2016-3-5 19:50:08 點擊量:17

                      在石油化工生產中,泵輸送的液體種類很多,液體的性質和泵的操作條件也是千差萬別的,如液體的溫度可高達幾百度,壓力可達幾十兆帕,有的介質呈酸性,有的介質呈堿性?有的介質腐蝕性強,有的介質腐蝕性弱等。為了滿足以上要求,除了采用不同類型的泵以外,還要了解不同的液體在各種條件下對金屬材料的腐蝕情況,從而針對不同的液體來選擇合適的耐腐蝕泵用于各類化工生產工藝流程中去,并且采取相應的防腐措施以延長泵的使用壽命,這也是石油化工用泵的一個非常重要的問題。


                      多數泵是由金屬材料制造的,金屬材料腐蝕的規律比較復雜,不同的材料在同一種介質中的腐蝕情況各不相同,同一種材料在不同介質中的腐蝕情況也大相徑庭,比如碳鋼在稀硫酸中腐蝕速度很快,但在濃硫酸中卻相當穩定;普通的18-8型奧氏體不銹鋼能耐硝酸、冷磷酸、許多鹽類及堿溶液、水和蒸汽、石油產品等化學介質的腐蝕,但是對硫酸、鹽酸、氫氟酸、鹵素、草酸等的化學穩定性比較差;鋁在稀硫酸和發煙硫酸中穩定,在中等和高濃度的硫酸中卻不穩定。


                      因此,必須首先了解金屬腐蝕的原因和種類,才能針對特定的化工物料,正確選用合適的耐腐蝕泵并采取合理的防腐措施。


                      (一)腐蝕的基本概念


                      材料(通常是指金屬材料)或材料的性質由于與它所處的環境發生反應而惡化變質,稱為腐蝕。它包括三個方面的研究內容,即材料、環境及反應的種類。


                      材料

                      材料包括金屬材料、非金屬材料及材料的性質,是腐蝕發生的內因。


                      環境

                      環境是腐蝕發生的外部條件,任何材料在使用過程中總是處于特定的環境中,對腐蝕起作用的環境因素主要有介質的成分、濃度、溫度、流速和壓力等。


                      反應的種類

                      腐蝕是材料與環境發生反應的結果。金屬材料與環境通常發生化學反應或電化學反應,非金屬材料與環境則會發生溶脹、溶解、老化等反應。


                      (二)腐蝕的類型及機理


                      1.按腐蝕的機理分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類


                      化學腐蝕是指金屬與干燥的氣體或非電解質溶液產生化學作用而引起的腐蝕?;瘜W腐蝕通常為干腐蝕,腐蝕速度相對較小。如碳鋼在鑄造、鍛造、熱處理過程中發生的高溫氧化以及鋁在無水乙醇中的腐蝕等均屬于此類腐蝕。實際上單純的化學腐蝕是相當少的,一些干燥介質中如混人水分常會由化學腐蝕轉化為電化學腐蝕。


                      電化學腐蝕是指金屬與電解質溶液發生電化學反應而產生的破壞,反應過程均包括陽極反應和陰極反應兩個過程,腐蝕過程中伴有電流的流動,即電子和離子的運動。金屬在酸、堿、鹽等化學溶液和土壤、海水、潮濕的大氣中的腐蝕均屬于此類腐蝕。通常情況下,電化學腐蝕要比化學腐蝕強烈得多,金屬的腐蝕破壞大多數也是由電化學腐蝕引起的。


                      不同金屬在電解質溶液中的電位不同,它們之間會產生電位差;同一金屬由于本身組織不均勻在電解質溶液中也有可能產生電位差;同一金屬在電解質溶液中所處的環境條件有差別(如濃度、溫度和應力差別等)也會產生電位差。而在酸、堿、鹽等電解質


                      溶液中都存在著帶正電荷的陽離子和帶負電荷的陰離子,電位差成了電解質溶液中離子移動的推動力,離子移動到電極上得失電子的同時便會產生金屬的腐蝕,并同時產生電流。因此,電化學腐蝕是由于金屬發生腐蝕電池作用引起的。如果將兩種電位不同的金屬(如銅和鋅)用導線連接起來,放在電解質溶液(如?。?SO4溶液)中,這樣就構成了導電回路,回路中的電子將從低電位的鋅流向高電位的銅,電子的移動產生電流,形成腐蝕電池。鋅不斷失去電子,變為鋅離子進人溶液,鋅電極成為腐蝕電池的極,出現腐蝕;銅電極成為腐蝕電池的陰極而被保護,溶液中的H+不斷移動到銅電極上得到電子而析出H2。


                      在某些腐蝕性介質特別是強氧化劑如硝酸、氯酸、重鉻酸鉀、高錳酸鉀等中,隨著電化學腐蝕的進行,在陽極金屬的表面會逐漸形成一層保護膜,從而使陽極的溶解受到阻滯而終止腐蝕,這種現象稱為鈍化,這層保護膜稱為鈍化膜。在生產實踐中,鈍化現象可以用來保護金屬。


                      2.按腐蝕的破壞特征,可分為全面腐蝕和局部腐蝕


                      全面腐蝕也稱為均勻腐蝕,它的特點是腐蝕均勻地發生在整個金屬的表面,腐蝕的結果是設備壁厚的均勻減薄。全面腐蝕容易被發現和測量,因此這種臠蝕的危險性較小,只要在泵的設計時考慮足夠的腐蝕裕量就可以保證泵的機械強度和*吏用壽命。


                      局部腐蝕又稱為非均勻腐蝕,它的特點是腐蝕集中在金屬表面的一定區域,而其他區域不腐蝕或腐蝕很輕微。這類腐蝕又包括區域腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞和空泡腐蝕等。


                      點腐蝕是由局部電作用引起的,腐蝕從金屬表面開始,最后產生凹坑,凹坑可能會被腐蝕產物覆蓋,結成瘤狀形的硬疤,疤的下面就是一個點蝕坑。點蝕經常發生在金屬表面上有停滯或緩慢流動介質的區域。


                      晶間腐蝕先從金屬表面晶粒之間的邊緣開始,腐蝕介質逐步滲人到金屬的深處,破壞了金屬晶粒之間的結合力,在金屬表面不會留下宏觀的跡象,從表面不易發現,但金屬材料的強度和塑性幾乎完全喪失,只要在很小的外力作用下就可能破壞。比如,不銹鋼經過嚴重晶間腐蝕后,表面看起來仍十分光滑,但只要用錘輕輕敲擊,它就會碎成粉末。由于設備在工作過程中晶間腐蝕不容易被發現,所以它是一種危險性比較大的腐蝕破壞形式。


                      應力腐蝕是指拉應力和腐蝕環境的聯合作用而引起的金屬腐蝕破裂,應力和腐蝕是相互促進的。一方面腐蝕使金屬有效截面積減小和表面形成缺口產生應力集中,另一方面應力的增大使材料產生大的變形又加速了腐蝕的進展,使表面缺口向深處擴展,往往在沒有任何預兆的情況下導致設備的破壞,因此應力腐蝕破裂也是一種很危險的腐蝕損壞。


                      腐蝕疲勞又稱疲勞腐蝕,是指金屬材料或結構在交變載荷和腐蝕介質共同作用下引起的疲勞強度或疲勞壽命降低的現象。材料在長時間的交變載荷作用下,應力值達到或超過材私的疲勞極限時就會使金屬表面產生微小裂紋,腐蝕介質進人微裂紋加速了裂紋向深處擴展:最后可能造成金屬構件突然斷裂,從宏觀上看,斷口有兩個明顯不同的區域:一是腐蝕疲勞裂紋的產生和擴展區,二是截面嶄新的最后斷裂區。在石油化工生產行業的設備當中,泵轱等均有可能發生腐蝕疲勞。


                      空泡腐蝕是金屬與液體介質之間作高速相對運動時,液體介質對金屬產生的沖擊加腐蝕的一種腐蝕形式,空泡腐蝕的結果使金屬表面產生蜂窩狀的腐蝕坑。離心泵葉輪等通常會遭受空泡腐蝕。


                      離心泵輸送帶有固體顆粒的懸浮液時,由于固體粒子在泵的過流部件表面上的沖刷,常常使這些部件產生嚴重的磨損,稱為沖刷腐蝕。如泵的葉輪產生沖刷腐蝕后會使泵的揚程和效率顯著降低,甚至使泵無法工作,必須更換新的葉輪。此外,離心泵的汽蝕是機械剝蝕和腐蝕共同作用的結果,也會給泵帶來嚴重損壞。


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