導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 機(jī)械安全論文>>正文

硝酸鎂加熱器腐蝕原因分析

文檔作者：王振華鄭偉偉馮君艷李應(yīng)祖鄭建國(guó) 文檔來(lái)源：天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月29日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 1.45 MB 共3頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁(yè)]

本文件共3頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大小：1.45 MB 共3頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

上一篇：新型間接火加熱器設(shè)計(jì)

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第39卷第4期化工機(jī)械52l
硝酸鎂加熱器腐蝕原因分析
王振華+ 鄭偉偉馮君艷李應(yīng)祖鄭建國(guó)
(天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院)
摘要通過(guò)對(duì)某石化企業(yè)硝酸鎂加熱器的設(shè)備結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和腐蝕形貌分析，得出在170℃的67％
Mg(N0，)：+l％HN0，的生產(chǎn)物料中，由于HN0，的強(qiáng)氧化性，設(shè)備材料(304L不銹鋼)發(fā)生了寬而淺
的、非敏化態(tài)S、P偏析型晶間腐蝕，并伴有全面腐蝕，最終導(dǎo)致設(shè)備腐蝕損壞。
關(guān)鍵詞硝酸鎂加熱器硝酸晶間腐蝕s、P偏析
中圖分類號(hào)TQ051．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B 文章編號(hào)0254-6094(2012)04-052l-03
某石化企業(yè)硝酸鎂加熱器在使用過(guò)程中出現(xiàn)
嚴(yán)重的腐蝕損害問(wèn)題，筒體腐蝕最嚴(yán)重部位已穿
孔，孔邊緣薄如紙張，已喪失機(jī)械強(qiáng)度；換熱管外
表面已變得非常粗糙，布滿金屬顆粒腐蝕脫落后
形成的凹坑，進(jìn)料口正下方換熱管已腐蝕穿孔，腐
蝕程度強(qiáng)于其他部位換熱管。設(shè)備進(jìn)料口正下方
換熱管和錐形簡(jiǎn)體是整臺(tái)設(shè)備腐蝕最嚴(yán)重的部位，
使用壽命僅為6個(gè)月，腐蝕率高達(dá)4～20mm／a。
1 設(shè)備概況
硝酸鎂加熱器是“間硝法”濃硝酸生產(chǎn)工藝
的關(guān)鍵設(shè)備之一，其結(jié)構(gòu)為u形管式換熱器(圖
1)。硝酸鎂加熱器宏觀腐蝕形貌如圖2所示，可
以看出設(shè)備不同部位腐蝕程度輕重不一，設(shè)備運(yùn)
從人口接管進(jìn)入殼程，在換熱管內(nèi)中壓蒸汽加熱
的條件下，溶液中所含1％HNO，大部分沸騰氣化
后從氣相孔上升進(jìn)入濃縮塔，作為濃縮塔提餾段
的加熱物料，而脫除硝酸后的稀硝酸鎂溶液從溢
流口流出進(jìn)入稀硝酸鎂儲(chǔ)槽，正常生產(chǎn)時(shí)溢流口
以下為液相介質(zhì)，溢流口以上為氣相介質(zhì)。
口
轉(zhuǎn)時(shí)，從濃縮塔下來(lái)的150～175℃稀硝酸鎂溶液圖1加熱器結(jié)構(gòu)及腐蝕形貌拍照、取樣位置示意圖
a．設(shè)備簡(jiǎn)體腐蝕形貌h．進(jìn)料口正下方換熱管腐蝕形貌c．設(shè)備中部換熱管腐蝕形貌
圖2 加熱器腐蝕形貌
+王振華，男，1979年6月生，工程師。甘肅省蘭州市，730060。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
522 化工機(jī)械2012年
換熱管、管板和簡(jiǎn)體材料均為304L奧氏體不銹
鋼，化學(xué)成分經(jīng)光譜分析均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，換熱管為
西25mm×2mm的無(wú)縫鋼管，管板厚度190-nm，簡(jiǎn)體直
徑l 600mm、厚度10mm，工藝參數(shù)見(jiàn)表1，
表l 硝酸鎂加熱器工藝參數(shù)
2 分析方法
從設(shè)備進(jìn)料口正下方換熱管和簡(jiǎn)體取樣，取
樣位置如圖1、2所標(biāo)示位置，用自來(lái)水沖洗和橡
皮擦拭清除表面腐蝕產(chǎn)物，肉眼觀察腐蝕表面宏
觀形貌，判斷腐蝕輕重程度，然后對(duì)表面和斷面進(jìn)
行sEM形貌分析，辨別腐蝕形態(tài)；對(duì)簡(jiǎn)體取樣表
面的晶界和晶內(nèi)以及母材進(jìn)行EDS分析，對(duì)比雜
質(zhì)元素的變化，探討腐蝕機(jī)理，分析儀器為JsM-
5600LV低真空掃描電子顯微鏡。
3結(jié)果及討論
3．1 腐蝕宏觀形貌
圖3為從運(yùn)行設(shè)備中所取樣表面宏觀腐蝕形
貌，可以看出304L材料表面出現(xiàn)均勻的腐蝕凹
坑，凹坑呈現(xiàn)口大、底小的形狀，形成過(guò)程為金屬
晶粒脫離母材所致，與圖2所反映形貌一致，具有
全面腐蝕的特征。
3。2腐蝕微觀形貌
圖4為所取樣表面和斷面微觀腐蝕形貌，可
見(jiàn)304L材料表面出現(xiàn)大面積晶粒脫落后形成的
凹坑，凹坑邊緣層次不齊，晶界嚴(yán)重顯露，已連成
a換熱管表面sEM
a．換熱管表面宏觀腐蝕形貌h．簡(jiǎn)體表面宏觀腐蝕形貌
圖3 取樣宏觀腐蝕形貌
網(wǎng)狀，晶界腐蝕較寬，未脫落晶粒顯得非常酥松，
貌似已喪失與母材的結(jié)合力，表面微觀形貌呈現(xiàn)
晶間腐蝕的特征；從斷面sEM形貌可看出，晶界
向母材內(nèi)部腐蝕發(fā)展較淺，晶粒脫落速度與晶界
腐蝕發(fā)展速度相當(dāng)。
3．3 成分分析
表2為筒體取樣不同部位的成分?？梢钥?
出，x射線能譜在304L母材中未發(fā)現(xiàn)P元素，但
在晶內(nèi)和晶界發(fā)現(xiàn)一定含量的P元素，晶界處P
元素含量高于晶內(nèi)，S元素也有同樣的變化規(guī)律，
即304L不銹鋼在固溶狀態(tài)下發(fā)生腐蝕時(shí)，晶界處
富集了S和P元素。
h．簡(jiǎn)體表面swN
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第39卷第4期化工機(jī)械523
r．換熱管斷斷SEM d．簡(jiǎn)體斷面sEM
圖4取樣微觀腐蝕形貌
表2 筒體表面EDs分析結(jié)果％
3．4結(jié)果討論
分析整套生產(chǎn)工藝參數(shù)和其他設(shè)備的腐蝕情
況發(fā)現(xiàn)，濃硝酸鎂高位槽用304L材料制作，槽內(nèi)
介質(zhì)為160℃、72％濃硝酸鎂溶液，此設(shè)備工藝參
數(shù)與硝酸鎂加熱器對(duì)比，最大不同是溶液介質(zhì)中
硝酸的含量很低，在生產(chǎn)中未發(fā)現(xiàn)濃硝酸高位槽
腐蝕損壞的情況。由此可見(jiàn)，濃度為l％左右的
硝酸和170℃的高溫環(huán)境是硝酸鎂加熱器發(fā)生腐
蝕損壞的主要原因。
硝酸在全部濃度范圍內(nèi)均顯示氧化性，奧氏
體不銹鋼在硝酸介質(zhì)中對(duì)晶間腐蝕是敏感的，敏
感程度隨濃度和溫度的升高而增大，18．8型不銹
鋼在1％硝酸中，沸點(diǎn)溫度以下腐蝕率不大于0．1
mm／a，在170℃高溫下，腐蝕率達(dá)到lmm／a?。
結(jié)合腐蝕微觀形貌，硝酸鎂加熱器腐蝕損壞的主
要原因是在濃度為1％左右的硝酸中，在170℃
高溫下發(fā)生了晶間腐蝕，晶界腐蝕發(fā)展呈現(xiàn)寬而
淺的特征，由于晶粒脫落速度與晶界腐蝕發(fā)展速
度相當(dāng)，宏觀腐蝕形貌呈現(xiàn)全面腐蝕特征。進(jìn)料
口正下方換熱管和筒體在高密度硝酸鎂溶液的沖
刷作用下，晶粒脫落速度較快，晶間腐蝕程度遠(yuǎn)
遠(yuǎn)重于其他部位，導(dǎo)致此部位最先腐蝕穿孔。
316L固溶態(tài)超低碳奧氏體不銹鋼在甲氨+
氧氣的強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，發(fā)生了寬而淺的晶間腐
蝕，伴有全面腐蝕，容易造成晶粒脫落，其機(jī)理為
金屬材料中P在晶界區(qū)富集。硝酸鎂加熱器與
汽提塔在腐蝕形貌與顯微組織元素含量變化一
致，可以認(rèn)為這兩種腐蝕為同一機(jī)理，即由于S、P
偏析造成了淺而寬的均勻的非敏化態(tài)晶間腐蝕。
在有外加應(yīng)力存在的情況下，對(duì)于非敏化態(tài)不銹
鋼應(yīng)力會(huì)加深腐蝕介質(zhì)沿晶界的滲透，加速晶間
腐蝕。分析硝酸鎂加熱器制作工藝，筒體在卷制
對(duì)接的過(guò)程中，不能排除殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，尤其進(jìn)
料口處錐形簡(jiǎn)體是應(yīng)力最為集中的區(qū)域，由此可
斷定簡(jiǎn)體穿孔部位的腐蝕仍為晶間腐蝕，只是在
殘余應(yīng)力的加速作用下，此部位腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)重
于其他部位。
4 結(jié)束語(yǔ)
造成硝酸鎂加熱器腐蝕損壞的主要原因是
304L不銹鋼在含l％硝酸的稀硝酸鎂溶液中，在
170℃高溫條件下發(fā)生了寬而淺的、非敏化態(tài)S、P
偏析型晶間腐蝕；進(jìn)料口正下方換熱管在晶間腐
蝕和沖刷腐蝕的協(xié)同破壞作用下，腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)
重于其他液相部位；制造殘余應(yīng)力加速了錐形筒
體的晶間腐蝕，使得錐形筒體最先腐蝕穿孔。
參考文‘獻(xiàn)
[1] 楊德均，沈卓身．金屬腐蝕學(xué)[M]．北京：冶金工業(yè)
出版杜，1999：247～249．

網(wǎng)友評(píng)論 more

機(jī)械安全論文最新內(nèi)容

09-29