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5.3.2 尿素生产系统中腐蚀特点及原因分析

尿素生产中最主要的腐蚀介质是压力与温度较高的尿素甲氨液。此外,还有液氨、氨水、二氧化碳、尿液、碳铵、水、蒸汽,但其腐蚀性都很弱。而尿素造粒塔、散库地坪、厂房楼面、皮带运输却桥等建筑物,却受到尿素颗粒及其粉尘的严重损坏.

1尿素甲铵的化学腐蚀

尿素合成化学反应方程式:

NH;+C02 NHjCOONHz NHz)2C0+H,0I -NHiCNO h!〇NH^+ CN0-

可以看出,在尿素合成过程中,有NHi、C化、H2〇、HCO曰NH:、 (NHz)2CO、NH<CNO、NHj+、CNO —存在。一种观点认为,気基甲酸 根(COONH。呈还原性,能阻止金属表面钝化型氧化腹的生成,使 金属产生活化腐蚀,介质的腐蚀性随甲铵含里的提高而增大。另一 种关键认为,在高湿高压下尿素产生其同素异构物氧氢气,当有 水存在时,m氧酸铵可化解产生氢氧酸根。氢氧酸根具有强还原性, 使辣化型金属在其中不易形成钝化膜,而产生严重的活化腐蚀。另外国外还有学者化为腐蚀甲氨液的腐化主要是凹不祷钢的表面氧 化膜与気形成络合物或是进行了叛基化反应,生成了金属然基物 Me,(CO)。。总之,是尿索甲较液使不锈钢表面的钝化膜性能发生了改变,变得不致密的缘故。

2尿素的结晶巧胀冉化

尿表是中性盐,干燥状态下对混凝±不腐化,但尿荣吸湿性强• 在水中溶解度,见表5-1、表5-2。

5-1.png

当尿素粉尘和极粒遇水冲洗或在潮湿空气中,就易吸湿潮解,极 易渗透到微孔材料混凝±中。在自然干燥条件下,又重新形成结晶性盐,体积迅速膨胀,这种结晶形态的尿素为白色条状,形似玻璃纤维,有光泽,长度可达25mm以上,其结晶膨胀比可达1.67〜1. 933.2.3晶间腐蚀

晶间腐蚀通常发生在距焊缝较近的热影响区,形如刀状的腐蚀形态。原因是不锈钢在敏化状态时,在晶间析出了碳化铬 (CrnCe),导致产生贫铬区,贫铬区的优先腐蚀致使产生晶间腐蚀。 一般化为含碳量低于0*03%的超低低碳不锈钢具有良好的抗晶间腐烛能力,如日〇Crl7Nil4Mo2、00Crl7Nil4Mo3、0002日Ni5Mo2、 00Cr25Ni22M〇2。另外,在尿素设备的制作过程中,对钢板进行良 巧的固溶处理,选用比母材耐蚀性髙一级的焊接材料(通常采用 25-22-2),采用氨弧焊等,都是防止晶间腐烛的有效措施。

3应力腐蚀

应力腐蚀是由腐蚀介质和拉应力共同作用下形成裂纹并不断 扩展而破裂的破坏形式。cr的富集*会使材材表面形成点蚀坑或缝隙腐蚀而成为应力腐烛的破裂源。通常温度愈离,愈易产生应力腐蚀破裂。一般应力腐蚀破裂发生在50〜300 C >尤其是日0〜200 C时破裂的化例最大。为防止尿素不锈钢设备产生应力腐蚀破裂事故,应严格禁止氯离子进人尿素甲铵液中。

4选择性腐蚀

尿素甲铵液对具有双相组织的不锈钢及其焊缝具有很强的选择性腐蚀能力。选择性腐蚀首先从复相晶间开始,然而向某一纽织发 展。向铁素体一侧发展就形成铁素体选择性腐蚀,向II氏体一侧发展就形成奧氏体选择性腐蚀,如在合成塔正常加氧时,介质氨化性较强,容易产生铁素体选择性腐烛当合成塔因停车保压而液相缺少时,或在液相含氛量较低的一段分解加热器中,介质氧化性较弱, 容易产生奥氏体选择性腐蚀。其机理化与晶间腐蚀相似,可用贫铬理论来解择。减少选择性腐蚀最根本的措施,是要避免奧氏体不被铁素体巧染,尤其是在焊接材料,应该是低碳高铬的。

5刷腐蚀

当尿素甲铵液流速超过某一临界值后,介质的机械冲則作用会破坏纯化型金属如不镑钢和致等的表面钝化膜,并妨碍其再钝化,腐蚀速度则明显加剧。如域压阀、合成塔顶盖出口曾的腐蚀,均扇于冲刷腐蚀。如果能原量降低尿素甲按液的流速和选择抗冲刷腐蚀的材料,可咸小冲刷腐蚀。

6汽蚀

在汽提塔上表面最为突出。最明显表现为Co2人口管上,该部位最容易使汽泡瞬间形成和破灭。汽提塔经常在使用一段时间盾*上 下调转使材料,这样可相应延长使用寿命。

7腐蚀疲劳

主要出现在髙压甲铵泵上。往复式甲铵泵的易损部件是缸体、填料函,它们在甲铵和交变应力下发生开裂。以前用316L、329、Mo3Ti 等寿命最多半年。規己采用新材料E-BHte26-1 (00Cr26Mo)、 3RE60 (OOCrlSNil日Mo3过2)和31化N (0CCrl7NiUMo3N)钢,寿 命可提島至数万小时。另外,从窝压甲较栗的设计和安装上着手,如能遥免应力集中,也可延长其使用寿命。

8键隙腐蚀

缝隙腐蚀是由于缝隙中的介质和周围介质的流动性差,腐浊作用消耗了介质中的氯,不易及时得到充分的补充,进而使缝隙中介质的腐蚀性越来越强。缝隙又遭到了越来越强的腐蚀,腐蚀造成缺氧,缺氧加速了腐蚀,如此恶性循环。尿素甲胺液本来就是靠溶液中加人一定量的氧才陣低腐蚀性的,田此与尿素甲按液接触的设备易产生缝隙腐蚀。尿素设备内螺栓与螺帽间的缝隙、塔板与筒壁间缝隙。


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