寶鋼某酸洗機組防腐離心風機腐蝕失效分析

余　軍　聞景超

(寶山鋼鐵股份有限公司冷軋廠，上海201900)

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寶鋼某酸洗機組防腐離心風機腐蝕失效分析

余軍聞景超

(寶山鋼鐵股份有限公司冷軋廠，上海201900)

風機是一種應用十分廣泛的動力裝置，寶鋼的許多生產(chǎn)線上也都大量使用了性能各異的各種不同類型風機。防腐離心風機是一種較為特殊的風機，在冷軋帶鋼表面處理生產(chǎn)線和酸處理液回收中應用較為常見，例如酸洗、酸再生和電鍍鋅等機組都有防腐離心風機。由于此類風機都處于強腐蝕工作環(huán)境下，防腐離心風機的材料和整機性能選型要求非常高。

寶鋼冷軋板酸洗機組選用的防腐離心風機在建設時都采用的是進口設備，進口防腐離心風機性能好且較為穩(wěn)定，但由于維修成本高，備件供貨時間長，所以陸續(xù)開始從某條酸再生機組的防腐離心風機進行國產(chǎn)化試制。進口防腐離心風機的葉輪材質(zhì)是鈦，外殼的材質(zhì)是鋼襯膠，國產(chǎn)防腐離心風機的葉輪和外殼材質(zhì)都采用了鈦材。該國產(chǎn)化的防腐離心風機正常使用壽命達3年以上，其整體性能達到了進口防腐離心風機的水平。

在另一條熱軋板酸洗機組技改工程項目中，采用了同類型的國產(chǎn)防腐離心風機，經(jīng)過6個月的生產(chǎn)運行后，防腐離心風機的振動加大，對風機解體后發(fā)現(xiàn)葉輪發(fā)生了較嚴重的腐蝕，對機組的正常生產(chǎn)影響很大，所以必須對該防腐離心風機進行失效分析并制訂有效措施。

1防腐離心風機腐蝕失效現(xiàn)象

為什么熱軋板酸洗機組與冷軋板酸洗機組使用的是同類型、同材質(zhì)的防腐離心風機，但使用后的情況差異這么大？

圖1　酸洗機組鈦風機的葉輪腐蝕情況Figure 1　Corrosion conditions of blade wheel of titanium fan in pickling line

我們對防腐離心風機的檢查情況進行了比較。酸再生機組的防腐離心風機使用后，表面仍呈現(xiàn)原有的銀白色鈦金屬本色，其葉輪和機殼的本體都未見腐蝕跡象。而酸洗機組防腐離心風機使用后，其鈦金屬表面大部分呈灰色，局部有藍色斑；焊縫部位腐蝕開裂或穿孔，遠離焊縫部分的鈦金屬本體發(fā)生均勻腐蝕現(xiàn)象，腐蝕量約為0.1 mm。腐蝕情況如圖1所示。

表1　兩機組鈦風機的工作介質(zhì)Table 1　Working medium of two units of titanium fans

表2　鈦在鹽酸中的耐蝕性Table 2　Corrosion resistance of titanium in hydrochloric acid

2失效原因分析

對兩機組防腐離心風機的工作環(huán)境進行比較，見表1。

酸洗機組和酸再生機組的廢氣風機材質(zhì)都是鈦，鈦是一種很活潑的金屬，其平衡電位很低，相對標準氫級的平衡電位

(V)

但是鈦在許多介質(zhì)中十分穩(wěn)定，這是因為在這些介質(zhì)中發(fā)生了鈍化，使鈦具有極好的耐蝕性。

鹽酸是還原性酸，鈦在鹽酸中耐蝕性較差。鈦與鹽酸發(fā)生的腐蝕反應如下：

2Ti+6HCL=2TiCL3+3H2

雖然，鈦在鹽酸中的耐蝕性不佳，但是，工作介質(zhì)中存在某些氧化劑或緩蝕劑時，能使鈦腐蝕減輕甚至使鈦鈍化。強氧化無機化合物類對鈦具有最有效的緩蝕作用，例如：硝酸、重鉻酸鉀、氯氣、氧和高價重金屬離子(主要為Fe3+、Cu2+等)，因而擴大了鈦在鹽酸作為主要工藝介質(zhì)的各種工程設備中的應用。鈦在鹽酸中的腐蝕數(shù)據(jù)見表2。

由表2可見，鈦在鹽酸中的腐蝕率隨酸的濃度和溫度的升高而不斷增加，高價重金屬離子對鈦具有十分明顯的緩蝕作用。

酸洗和酸再生機組的風機工況都是輸送鹽酸酸霧廢氣，廢氣中含有飽和水蒸汽，蒸汽冷凝在鈦表面吸收HCL生成鹽酸，可以使鈦呈活化狀態(tài)而發(fā)生腐蝕。對于酸霧的濃度和工作溫度來說，風機的工作條件酸洗機組好于酸再生機組。但是，對于鈦來說兩者的最大區(qū)別在于酸再生機組的廢氣中含有氧化鐵，氧化鐵溶解在鹽酸中生成FeCL3，F(xiàn)e3+具有明顯緩蝕作用。因此，風機的鈦葉輪在這兩種工況下表現(xiàn)形態(tài)發(fā)生了一定的差異。

在同一工作條件下，為什么鈦的本體與焊縫腐蝕速率發(fā)生了數(shù)百倍的差異？

從鈦金屬材料的特性來看，鈦會發(fā)生選擇性腐蝕，其特點是：與鈦內(nèi)部含鐵量及其它雜質(zhì)元素有關；與焊接熱作用或熱處理有關；在某些特殊介質(zhì)中發(fā)生。

選擇性腐蝕可以是元素被優(yōu)先腐蝕，也可表現(xiàn)為組織選擇性腐蝕。前者在宏觀上主要表現(xiàn)為均勻腐蝕，后者可能進一步發(fā)展為“點蝕”或嚴重的局部破壞。

風機葉輪是采用氬弧焊工藝加工而成的，氬弧焊工藝是制造鈦設備的主要工藝之一。在大多數(shù)情況下，鈦及其焊縫也具有相當接近的耐蝕性，也就是說對鈦的均勻腐蝕不會發(fā)生明顯的影響。但是，如處理不當使金屬內(nèi)應力增大或導致組織的變化，就會發(fā)生“組織選擇性腐蝕”，使焊縫和熱影響區(qū)遭受嚴重損壞。因此，從風機葉輪腐蝕形態(tài)來看，組織選擇性腐蝕是造成葉輪失效的主要原因。

3結論

(1)在無氧化劑或緩蝕劑的鹽酸酸霧及鹽酸酸液中，不采用鈦設備。

(2)鈦設備制造應采取嚴格的氬弧焊保護措施，并消除結構中的內(nèi)應力，避免其組織發(fā)生變化。

編輯傅冬梅

摘要：針對寶鋼某酸洗機組防腐離心風機腐蝕失效原因進行分析, 并制訂了相應改進措施。

關鍵詞：鈦風機；斷裂；熱影響區(qū)

Analysis on Corrosion Failure for Anticorrosion Centrifugal Fan on a Pickling Line in Baosteel

Yu Jun, Wen Jingchao

Abstract：Corrosive failure cause of anticorrosion centrifugal fan for a certain pickling unit in Baosteel has been analyzed, and relevant improvement measures have been established.

Key words：titanium fan; fracture; heat affected zone

收稿日期：2014—09—05

中圖分類號：TG333.7

文獻標志碼：B