不銹鋼設備保溫后腐蝕的預防

姜愛國

（中化藍天氟材料有限公司，浙江 紹興 312369）

0 引言

不銹鋼設備在現(xiàn)在化工、醫(yī)藥行業(yè)被大量采用，由于生產(chǎn)工藝需要，經(jīng)常需對設備采取保溫絕熱措施。但施工過程如處理不當，經(jīng)常會因環(huán)境中存在的腐蝕性介質和保溫材料本身含有的有害離子，對設備造成保溫層下腐蝕，危及設備使用安全。這種腐蝕因在保溫層下，不易經(jīng)常檢查而不易發(fā)現(xiàn)，因此更容易造成重大安全事故，需引起專業(yè)設計人員、管理人員的足夠重視，在設備保溫結構設計和施工管理中予以預防。

1 案例背景和對設備材料成分的檢測

我司某裝置在用的一臺HCL塔設備為316L不銹鋼材質制造，2014年投用，2018年對該設備更換塔節(jié)填料，打開設備塔節(jié)保溫時發(fā)現(xiàn)塔節(jié)外表面嚴重腐蝕，出現(xiàn)了很多深淺不一的腐蝕凹坑，部分區(qū)域出現(xiàn)了細小裂紋。

為了分析設備腐蝕原因，了解設備腐蝕情況，我們將塔節(jié)取樣送金華質檢院金屬材料試驗室對材料成分進行了檢測，對材料腐蝕區(qū)域通過掃描電鏡能譜分析了解材料內部腐蝕情況，和主要腐蝕產(chǎn)物，以便找到造成設備腐蝕的元兇。

設備取樣材料原始樣貌如圖1所示。圖片中方框內箭頭所指部位為腐蝕凹坑較深、較集中區(qū)域。

對設備材料成分檢測結果如表1所示。

從表1中的結果可以看出，該設備不銹鋼材料各個元素含量都符合標準要求，材料本身質量沒有問題。

表1 316L不銹鋼各元素范圍與檢測結果

2 對設備材料樣品表面腐蝕相貌及腐蝕產(chǎn)物的分析

根據(jù)標準GB/T 25189 《微束分析 掃描電鏡能譜儀定量分析參數(shù)的測定方法》，該試驗室采用場發(fā)射掃描電鏡對腐蝕區(qū)域的形貌進行觀察，并對腐蝕產(chǎn)物的元素組成進行了能譜分析。電鏡掃描圖片如圖2、圖3所示。

從圖中可以看出，316L樣板腐蝕后形成的腐蝕層有很多空洞，鈍化膜疏松不連續(xù)造成腐蝕繼續(xù)加深；在高電壓下觀察到腐蝕區(qū)域有很多白色腐蝕產(chǎn)物出現(xiàn)。

為了進一步分析腐蝕產(chǎn)物，該試驗室選取材料樣板的兩個不同區(qū)域，分別進行了EDS能譜分析。檢測數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 樣板不同區(qū)域EDS能譜檢測數(shù)據(jù)

區(qū)域1和區(qū)域2的微區(qū)能譜結果顯示，Cl元素在腐蝕產(chǎn)物中都占有較高的比例，所不同的是區(qū)域1是早期腐蝕區(qū)域，有Mg，Ca，Si等離子；區(qū)域2是進一步加深的腐蝕產(chǎn)物，與基體成分接近。由此可以判斷，設備材質的腐蝕主要是由于Cl元素的存在造成的。

通過對樣板材料的進一步金相組織分析，經(jīng)過分別放大200倍至400倍的顯微觀察，可以看到初期的點蝕坑和后期隨著腐蝕的加劇，點腐蝕區(qū)域擴大連成線，形成肉眼可見的大面積區(qū)域腐蝕。微區(qū)能譜的元素分析結果顯示Cl離子在腐蝕析出產(chǎn)物含量較高，是破壞不銹鋼鈍化膜的元兇。

3 Cl離子來源分析

從該設備的工況條件看，本身是HCL塔，設備可能存在滲漏，析出物料可能沿設備外壁吸附蔓延并殘留在設備外壁上；設備的工作環(huán)境屬酸性環(huán)境，加之沿海地區(qū)空氣濕度大，含有Cl離子的酸霧會與水蒸氣結合滲透到設備保溫層內，長期貼附在設備表面造成腐蝕。再有，設備保溫材料為硅酸鋁巖棉，本身含有Cl、S、Si等離子，長期貼附在設備表面，也是造成設備腐蝕的一個重要因素。

因此，不銹鋼設備在環(huán)境中含有Cl元素的工況條件下，如何預防腐蝕，尤其是在保溫時如何預防保溫層下腐蝕，是如何確保設備安全運行的重要問題。

4 不銹鋼設備保溫后腐蝕的預防

要預防不銹鋼設備保溫后的層下腐蝕，關鍵是要做好設備外表的清潔、隔離工作，和保溫結構的設計及材料選用工作 。主要是以下幾點：

（1）設備保溫前應對設備表面進行酸洗、鈍化處理，徹底清除設備表面油污、焊接飛濺物、焊接過熱析出物，保持設備外表的清潔；

（2）設備保溫前應根據(jù)設備工況條件選擇適合的防腐漆，按規(guī)范要求對設備進行防腐隔離處理，或采用鋁箔紙對設備外表面進行嚴密包裹，以防止環(huán)境中的酸霧、潮濕空氣吸附設備表面，起到保溫層與設備表面隔離作用。這樣可以有效防止環(huán)境中的酸霧、潮濕空氣吸入保溫層，貼附設備表面造成腐蝕，也可防止保溫材料中的Cl、S等有害元素深入設備表面，造成腐蝕；

（3）應正確選用設備保溫材料，和保溫結構方式，嚴格控制保溫材料中Cl離子的含量應低于25ppm，并盡可能使保溫結構有良好的密封性能，防止外部酸霧、水汽的侵入；

（4）設備保溫應嚴格按規(guī)范施工，確保施工質量，每道工序都要達到標準要求，這樣才能消除因施工的缺陷給有害元素造成的可乘之機。因此，加強設備保溫施工質量管理是十分必要的。

5 結語

不銹鋼設備在保溫層下的腐蝕不易被發(fā)現(xiàn)，尤其是在含有Cl離子環(huán)境下的腐蝕，如果不加關注，往往是造成設備泄漏等安全事故時才被發(fā)現(xiàn)，其后果和危害往往是很嚴重的。因此，本文把作者親歷過的經(jīng)驗教訓介紹給大家，希望通過這一實際案例和對其形成原因分析，及對我們所采取的有效的預防措施的共享，引起同行對這項工作的重視，避免由此引發(fā)的設備安全事故的發(fā)生，共享安全、和諧的發(fā)展環(huán)境。