某稀酸罐壁板腐蝕及處理分析

丁平

（安徽實(shí)華工程技術(shù)股份有限公司 安徽合肥 230091）

某稀酸罐壁板腐蝕及處理分析

丁平

（安徽實(shí)華工程技術(shù)股份有限公司 安徽合肥 230091）

本文針對對某稀釋硫酸的不銹鋼儲(chǔ)罐發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，從設(shè)計(jì)選型、材料選擇及操作工況等方面進(jìn)行分析，認(rèn)為主要問題是由于操作過于簡單，產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，提出了處理方案，并經(jīng)處理后使用狀況良好。

硫酸稀釋；儲(chǔ)罐腐蝕；處理

1 現(xiàn)象簡介

（1）某公司于2011年進(jìn)行一種新產(chǎn)品除鐵工業(yè)試驗(yàn)及應(yīng)用項(xiàng)目，項(xiàng)目于2011年10月建成，2012年4月份開始投入運(yùn)行，在運(yùn)行過程中，其酸液貯罐V-102的壁板投用3月即發(fā)現(xiàn)腐蝕問題。

（2）酸液貯罐V-102位于除鐵裝置框架一樓東側(cè)，是圓筒形帶攪拌器的常壓容器，其直徑為3m，高度3.6m，平底，罐體材質(zhì)為S31603，全容積25.4M3。工作壓力和操作壓力均為常壓，工作溫度為35℃，設(shè)計(jì)溫度為40℃，介質(zhì)為5%的硫酸，罐內(nèi)將98%濃硫酸稀釋配制為5%稀硫酸。

（3）發(fā)現(xiàn)及初步處理經(jīng)過2012年7月13日，濃硫酸入口配管第一個(gè)彎頭處漏液；2012年7月25日，人孔補(bǔ)強(qiáng)圈排氣孔往外漏液；2012年8月2日，濃硫酸入口配管第一個(gè)彎頭處漏液；2012年8月7日，發(fā)現(xiàn)液位計(jì)上部接口處閥門閥體腐蝕穿孔；2012年8月15日，發(fā)現(xiàn)濃硫酸入口管下方罐壁腐蝕穿孔（見圖1）。

圖1

2 原因分析

（1）2012年9月2日，使用單位對罐壁進(jìn)行了局部測厚，從測厚報(bào)告看，大部分罐壁檢測厚度都在6.5mm以上，9月27日，管理單位再次對罐壁四周進(jìn)行了測厚，發(fā)現(xiàn)罐壁厚度銳減到3.5mm左右，說明腐蝕現(xiàn)象不僅沒有停止，甚至還在加速。

（2）濃硫酸入口配管彎頭處漏液現(xiàn)象發(fā)生后，管理單位就開始查閱相關(guān)資料尋找原因。根據(jù)《腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊》，S31603材質(zhì)對于操作溫度50℃以下，10%以下的稀硫酸是有一定的抗腐蝕能力的。但同時(shí)也應(yīng)注意到，溫度和CL-等雜質(zhì)對抗腐蝕性也有重大的影響。經(jīng)工藝核算：本裝置的濃硫酸在稀釋過程中介質(zhì)溫度小于50℃。

（3）該除鐵裝置的配酸工藝是：稀酸貯罐V-102內(nèi)先進(jìn)去離子水，罐內(nèi)水位在35%以上時(shí)，攪拌器自啟動(dòng)，罐內(nèi)至75%時(shí)，98%的濃硫酸從濃硫酸泵出口，沿碳鋼管線至稀酸貯罐內(nèi)，攪拌均勻后，此時(shí)的硫酸濃度稀釋至5%，從罐出口管流至泵P-104入口。根據(jù)這一流程，我們可以一步一步的分析導(dǎo)致“現(xiàn)象簡介”中各種泄漏發(fā)生的大致原因如下：

①流速變化而形成的介質(zhì)湍流是導(dǎo)致濃硫酸入口配管第一個(gè)彎頭處漏液的主要原因。

②導(dǎo)致濃硫酸入口管下方罐壁腐蝕穿孔的主要原因，是稀釋反應(yīng)是在液位上表面發(fā)生，是放熱反應(yīng)，且濃硫酸溶液擴(kuò)散時(shí)間較長，因此濃硫酸入口管下方的硫酸溶液在一定時(shí)間內(nèi)的濃度會(huì)在10%以上，對罐壁的腐蝕加劇所致。

③導(dǎo)致罐壁整體減薄的主要原因，一個(gè)是配酸時(shí)間短，使腐蝕反應(yīng)加速；另一方面，濃硫酸內(nèi)的CL-含量偏高，9月27日使用單位對罐內(nèi)稀硫酸進(jìn)行化驗(yàn)分析：稀硫酸中的CL-含量為209.9ppm，這已超標(biāo)，（V-102的盛水試漏試驗(yàn)要求：水中CL-含量不超過25mg/L）使S31603材質(zhì)的稀酸貯罐抗腐蝕能力大大降低。

3 已采取的應(yīng)急處理措施

（1）稀硫酸屬于有毒有害物質(zhì)，發(fā)生泄漏后對人身安全和環(huán)境危害較大，因此上述事件發(fā)生后，管理單位立刻采取了應(yīng)急措施來防止稀硫酸外泄。

（2）發(fā)生濃硫酸入口配管漏液時(shí)，及時(shí)安排更換了新彎頭。

（3）人孔補(bǔ)強(qiáng)圈排氣孔往外漏液后，安排將排氣孔焊接封閉。

（4）液位計(jì)上部接口處閥門閥體腐蝕穿孔，緊急采購?fù)吞柕拈y門進(jìn)行更換。

（5）特別是罐壁腐蝕穿孔后，首先在罐周圍拉警戒線，防止人員靠近，其次請專業(yè)檢測人員對貯罐濃硫酸入口管周圍罐壁進(jìn)行測厚，劃定壁板受腐蝕減薄區(qū)域，最后安排專業(yè)壓力容器制造企業(yè)派人對罐壁進(jìn)行加鋼板補(bǔ)焊封堵處理，使稀酸儲(chǔ)罐得以延續(xù)使用。

4 擬采取的方案比較

4.1 方案1：V-102采用整體玻璃鋼

（1）優(yōu)點(diǎn)：成本低，制造周期短（約 25d）。

（2）缺點(diǎn)：

①硫酸濃度在75%以上時(shí)，該設(shè)備會(huì)發(fā)生腐蝕。會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入溶液中，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

②玻璃鋼強(qiáng)度低，熱導(dǎo)率低。玻璃鋼使用壽命7～8年。

③采用整體玻璃鋼V-102的攪拌器不能直接安裝在設(shè)備上，必須用支架支撐攪拌器。

④整體玻璃鋼需盡量避免軸向法蘭組裝對接，因組裝應(yīng)力很大，易使補(bǔ)強(qiáng)層拉脫滲漏。

⑤對施工的要求高。施工中除保證材料配比正確外，還必須保證材料的清潔和濕度。

4.2 方案2：V-102采用內(nèi)襯PTFE（聚四氟乙烯）

4.2.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）聚四氟乙烯[PTFE，F(xiàn)4]是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，因此得“塑料王”之美稱。聚四氟乙烯具有非常優(yōu)良的耐蝕和耐熱性能。它是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力。除熔融金屬鈉和液氟外，能耐其它一切化學(xué)藥品，在王水中煮沸也不起變化，使用壽命10～15年。

（2）根據(jù)《腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊》，聚四氟乙烯可以耐0-100%硫酸，最高允許操作溫度240℃。

4.2.2 缺點(diǎn)

（1）價(jià)格昂貴，加工困難，制造周期35d。

（2）因襯里工藝復(fù)雜，V-102內(nèi)焊在罐底四周的四塊擋板需取消。

4.3 方案3：控制硫酸入罐速度

4.3.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）控制硫酸入罐速度和數(shù)量，減少硫酸接觸溶劑時(shí)反應(yīng)熱，從本質(zhì)上解決硫酸入罐腐蝕問題。

（2）費(fèi)用省。

4.3.2 缺點(diǎn)

（1）操作人員調(diào)整操作參數(shù)。

（2）烯酸罐本身已有缺陷，需處理。

5 處理方案及結(jié)論

（1）為滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，并保證除鐵裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行，從本質(zhì)上解決反應(yīng)熱問題，采用方案3。

（2）對罐體局部腐蝕嚴(yán)重部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。

（3）工藝管道及閥門

①對稀酸貯罐V-102出口至泵P-104入口管線進(jìn)行測厚，管道壁厚為5.7mm，基本符合設(shè)計(jì)要求。

②稀酸貯罐V-102出口一臺(tái)DN100閥門曾發(fā)生泄漏，稀酸泵P-106/A出口一臺(tái)DN80閘閥及一臺(tái)DN80止回閥的閥體已發(fā)生腐蝕，以上閥門更換為內(nèi)襯聚四氟乙烯閥門。

（4）V-102罐內(nèi)攪拌器槳葉已開始腐蝕，經(jīng)咨詢有關(guān)廠家攪拌器槳葉無法襯聚四氟乙烯；攪拌器槳葉原設(shè)計(jì)材質(zhì)316L，攪拌器槳予以更換。

（5）經(jīng)上述處理后，目前已使用三年，效果良好。

TE972

A

1004-7344（2016）07-0303-02

2016-2-20