不锈钢在PTA装置中的腐蚀研究

通过对316L317L2205904四种不锈钢的现场腐蚀挂片试验,利用失重分析表面腐蚀分析和成分分析等,研究不锈钢在现场PTA装置中不同位置的腐蚀特点和腐蚀规律结果表明,不锈钢在液相介质中腐蚀速率比气相介质中的腐蚀速率快;在液相介质中有溴元素存在时,试样发生明显点蚀,腐蚀比较严重

精对苯二甲酸(PTA)作为聚酯原料,在化工行业中应用广泛,其产品市场需求量很大,例如涤纶纤维薄膜饮料瓶等由于生产PTA的装置大多为不锈钢等材料制成,而且在其实际生产应用中存在高温高压环境,腐蚀性强生产过程中含醋酸醋酸盐氢溴酸等多种腐蚀性较强的介质环境,特别是在高温高湿中含卤素离子的醋酸溶液中不锈钢容易发生腐蚀因此有必要研究在设备运行过程中不同部位的多种不锈钢材料的腐蚀行为通过总结与创新,采取积极的防护措施,确保生产安全稳定运行

1试验

1.1试验材料与试样规格

试样采用316L317L2205904四种不锈钢材料制成薄片,分别垂直悬挂于现场设备中不同位置处进行挂片试验

1.2现场腐蚀挂片试验

1.2.1试验环境特点

试样分别在现场设备的F1506(母液罐)M1920(尾气管道)D1310(尾气吸收塔)D1501(常压吸收塔)4个位置挂片,各个位置环境和介质含量见表1

1.2.2试验条件和试验周期

试验采用实际生产装置中现场挂片的方法,试验的检测周期为8个月

1.3试样检查与分析

1.3.1失重分析

按照GB/T165451996腐蚀试样上腐蚀产物的清除6]中c7.1规定的方法进行然后分别在去离子水和丙酮中采用超声波清洗试样至表面洁净

1.3.2外观检查与成分分析

外观检查包括目视检查和Quanta600型环境扫面电子显微镜观察试样表面,以及牛津仪器EI350能谱仪进行成分分析

2结果与讨论

2.1失重分析

2展示了四种不锈钢在现场装置中挂片腐蚀8个月后的单位面积失重数据,不锈钢在不同环境中进行挂片腐蚀试验后,其中F1506处挂片失重最多,其次为D1501处,说明不锈钢在液相中的腐蚀失重速率大于气液相,气液相中的又大于气相在气相腐蚀失重中,317L的腐蚀失重数据明显偏高,通过表面观察发现试样悬挂孔处发生腐蚀比较严重,发生电偶腐蚀,表面多处变色,说明发生腐蚀针对不同种类不锈钢在四处位置挂片失重数据的分析,发现317L不锈钢在各种介质中的腐蚀情况最为严重,316L904F1506M1920D1310单位面积失重差额相近,2205不锈钢在溶液中耐腐蚀性能明显优于904不锈钢

2.2腐蚀表面形貌分析

对在现场不同位置挂片的试样进行分析,图1M1920位置400倍电镜二次电子图像,由图1(a)可以看出,2205试样表面有大量覆盖层,部分已脱落;1(b)200倍照片所示,316L试样表面覆盖层有部分呈片状脱落,图1(c)中可以看出317L有部分微小蚀坑的形成,图1(d)中可以看出在904试样表面形成的覆盖层比较均匀,脱落现象不明显表面沉积的覆盖层阻止了不锈钢和气相介质的接触,从而阻碍了腐蚀的进一步发生,只有317L试样局部有点蚀现象产生,这和失重结果一致

2展示不锈钢试样在D1310位置400倍电镜二次电子图像,由图看出四种不锈钢表面平整,基本未发现腐蚀点;通过电镜观察试样其它部位,表面均为上述状态,腐蚀现象不明显

经过对两种不锈钢试样在D1501位置试样进行检查,发现2205904不锈钢试样表面平整,除在904试样边缘发现有腐蚀点外,基本上没有腐蚀;3是在904试样边缘表面形貌,可以明显看出有腐蚀发生挂片位置温度高,气液流动性增加,说明904奥氏体不锈钢试样在高温下容易发生腐蚀7

对位置F1506处试样进行宏观外观检查,三种不锈钢均明显看出有黑色点蚀坑存在,溴元素含量较高所以促进了点蚀的形成经过能谱对这些腐蚀点进行分析,得到氧元素原子百分比在40%60%之间,说明氧化严重;同时发现微量的硫元素存在,对腐蚀起加速作用,三种试样表面腐蚀形貌见图4

在实际M1920处挂片,表面沉积物不易脱落,采用超声波分别在去离子水和无水乙醇中清洗后,依然需要使用毛刷进行沉积产物清除,然后再次清洗,因此在实际生产过程中需要考虑清洁除垢的问题

3结论

(1)实际装置中挂片不锈钢试样在液相中的腐蚀失重率大于气液相,在气液相中的腐蚀失重率又大于气相;

(2)在尾气管道中的不锈钢试样表面沉积的覆盖层阻止了不锈钢腐蚀的进一步发生,且沉积层不易脱落,但在实际生产中,腐蚀介质一旦进入沉积层内,也难以挥发,因此实际生产中需要考虑有效的除垢措施;

(3)在母液罐中不锈钢试样均出现明显的点蚀,其中溴元素促进了点蚀的形成,硫元素也对腐蚀起加速作用

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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