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乙二醇装置阀芯腐蚀原因分析与防治对策

供稿:中国工控网 2016/8/24 13:19:36

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  • 关键词: 阀芯腐蚀 原因分析 防治措施
  • 摘要:乙二醇装置锅炉给水系统中部分控制阀阀芯和密封部位腐蚀严重。本文就此问题进行了腐蚀原因分析,并对防治对策进行了详细地介绍。

  1 概述

  公司新建20万吨/年乙二醇装置于2007年底建成并顺利投产运行。在4月份检修中发现,锅炉给水系统中的部分控制阀的阀芯和密封部位腐蚀严重,致使开、关失灵,影响锅炉给水系统正常稳定运行。

  2 腐蚀形貌

  FV-6102阀芯表面无明显腐蚀产物,表面呈蜂窝状,经综合分析判断为冲刷腐蚀(汽蚀),腐蚀形貌如图1。

  图1 FV6102阀芯腐蚀形貌

  FV-1605为平台密封阀门,阀芯无明显腐蚀,但平台被腐蚀掉。LV-1801为螺纹密封,螺纹腐蚀严重,以致无法修复。

  3 腐蚀原因

  为了分析腐蚀原因,对阀门进行了详细检查。FV-6102阀门标签上标明,阀芯材质为316不锈钢,委托机械厂对FV-6102进行了材质成分分析,分析结果见表1。

  表1: FV-6102阀芯各部位成份分析结果(%)

  从表1可以看出,阀芯母材材质基本符合316不锈钢的材质成份,而316不锈钢抗冲刷腐蚀能力较强。此外,在316不锈钢上堆焊有钴基合金堆焊层,可增加其耐磨及抗冲刷性能。阀前压力为70kg/cm2,阀后压力为4kg/cm2,由于前后压差比较大,加重了冲刷腐蚀倾向。

  腐蚀严重的阀门接触的介质基本上都是锅炉水。锅炉水的部分分析数据如表2-5所示。

  表2:乙二醇装置BW水pH分析结果

  从表2可以看出,截止到4月9日,pH值一直未达标。从现场了解的情况看,外工在现场帮助指导开车时,要求用水合肼(即联氨,一般用于除氧)调节pH值,已经将一年的水合肼指标消耗完,pH值也未达标。

  表3:乙二醇装置BW水导电率分析结果(μS/cm)

  表4:乙二醇装置BW水溶解氧分析结果(μg/kg)

  表5:乙二醇装置BW水SiO2分析结果(μg/kg)

  从表3、表4可以看出,溶解氧和电导率偶尔有超标现象。虽然只是偶尔超标,但是由于系统温度和压力比较高(正常操作温度为175℃),对腐蚀仍有一定的影响。

  从阀芯表面呈蜂窝状及表面无任何腐蚀产物可以判断:该腐蚀属于汽蚀,汽蚀产生的原理是由于流体和金属构件高速相对运动,在金属表面局部产生涡流并伴有汽泡生成和破灭,当汽泡破灭时产生的强大冲击力和介质对金属的腐蚀联合作用造成金属的损坏。

  汽蚀产生的过程:

  ⑴金属表面膜上生成汽泡;

  ⑵汽泡破灭,冲击力使金属局部产生塑性变形,破坏表面膜;

  ⑶裸露金属表面被腐蚀,重新生成保护膜;

  ⑷在同一地点重新生成汽泡;

  ⑸汽泡再次破裂,膜被再次破坏;

  ⑹裸露表面被进一步腐蚀,重新生成保护膜。

  综上所述,导致阀门阀芯和密封面严重腐蚀的主要原因有:阀前后压差太大,加重了冲刷和汽蚀;开车初期外工指导调节pH值所用药剂不合适,导致系统pH值长时间不达标;溶解氧和电导率偶尔有超标现象,在高温高压运行环境下对腐蚀有不利影响。

  4防治措施

  ⑴锅炉给水系统平稳操作,降低对阀体及阀芯的腐蚀性

  为了防止给水对金属的侵蚀性,必须控制好水的pH 值。因为随着水的pH值上升,金属的腐蚀明显减少。所以若单从减缓钢材腐蚀来考虑,应使锅炉给水的pH值高于9为好。但是当pH值过高时,金属会产生碱脆。现已改用吗啉调节pH值,并取得了一定的效果。

  ⑵加大除氧力度,尽量降低锅炉给水溶解氧量

  金属受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀,铁和氧形成两个电极,组成腐蚀电池,铁的电极电位总是比氧的电极电位低,所以在铁氧腐蚀电池中,铁是阳极,遭到腐蚀,氧阴极,进行还原,在这里溶解氧起阴极去极化作用,是引起金属腐蚀的因素。

  ⑶合理设计,避免湍流、涡流

  适当增大管径可以减缓流速,避免引起湍流;合理设计设备结构,可以改变流体流向,减缓形成涡流。

  ⑷对腐蚀严重的部位重新进行设计,减缓汽蚀的产生

  虽然锅炉给水系统运行初期pH值偏低,但是,在短短的3~4个月的时间内,对阀门的阀芯或密封面产生如此严重的腐蚀,并不多见。因此,建议设计单位,对腐蚀严重的部位重新进行设计,减缓汽蚀的产生。

作者:杨宝星

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审核编辑(苏强)
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