Об анализе причин коррозии винтовых влажных газовых резервуаров в нефтехимической промышленности

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано Ван Вэй2 4 июня 2020 года в 16:00. Давайте обсудим причины коррозии спиральных влажных баллонов в нефтехимической промышленности. Судя по степени коррозии, стальные пластины средней части баллона сильно повреждены – возникают местные поры от коррозии. В то же время стальные пластины верхней части баллона повреждены менее сильно. Это указывает на то, что процессы коррозии при нахождении газа и при переходе от газообразного состояния к жидкостному различаются. Места возникновения трещин обычно находятся вдоль линии сращивания и в зоне термического воздействия, непосредственно рядом с швом. Это свидетельствует о том, что в этих местах значения напряжений довольно высоки, что способствует возникновению коррозионных трещин под действием напряжений. При коррозии газовых резервуаров одновременно возникают проблемы коррозионного разрушения под действием напряжений, равномерной коррозии и точечной коррозии. Ранее использовавшиеся материалы для защиты от коррозии, такие как хлорсульфонированный полиэтилен, обладали низкой стойкостью к коррозии и имели короткий срок службы. 1. Повреждение поверхности лакового покрытия. Когда на поверхность защищаемого оборудования наносится алкидное или хлорсульфонированное полиэтиленовое покрытие, из-за воздухопроницаемости этого покрытия коррозионные вещества могут проникать сквозь него и распространяться на металлическую поверхность, что разрушает силу сцепления покрытия с металлом. В то же время под действием солнечного света покрытие, в состав которого входят масла в качестве вещества для формирования пленки, стареет; оно становится более мягким и хрупким, теряя свои первоначальные механические и физические свойства, что приводит к разрушению покрытия. Когда средняя часть и защитный слой колеблются вверх-вниз, а поверхность первоначального покрытия остается мягкой и имеет высокую пористость, вода проникает сквозь покрытие. Вода достигает границы между лаковым слоем и основанием, что снижает прочность соединения между ними. В результате может произойти отслоение или образование пузырей на поверхности лакового слоя, что в свою очередь приводит к коррозии металла. 2. Коррозия металла под лаковым покрытием. Коррозия металла под лаковым покрытием вызывается электрохимическими процессами. На катоде кислород оказывает деполяризующее действие; реакция происходит следующим образом: O2 + H2 + 2e⁻ = 2OH⁻. Поэтому в растворе, находящемся внутри пузырьков под мембраной, царит слабощелочная среда; при этом значение pH в области катода превышает 13. Как только интерфейс приходит в состояние высокой щелочности, происходит дальнейшее растворение оксидного слоя матрицы под действием щелочи, а также разложение лакового покрытия. В то же время на аноде происходит следующая реакция: Fe → Fe2+ + 2e-. Fe2+ вступает в реакцию с кислородом, водой и OH- под образованием таких продуктов коррозии, как Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe2O3·XH2O. Объем этих продуктов увеличивается в несколько раз, из-за чего покрытие надувается и в конце концов разрушается. В этот момент раствор в пузыре имеет кислую природу; значение pH внутри пузыря составляет всего 2–4. С учетом катодных и анодных реакций, происходящих в местах отслоения лакового покрытия, можно сказать, что ионы OH-, образующиеся в результате катодных реакций, приводят к повышению pH на границе раздела. Это способствует гидролизу ионов Fe2+: Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+. В свою очередь это приводит к снижению pH на границе раздела, что ускоряет анодные реакции, увеличивая тем самым площадь коррозии и объем участков, где отслаивается лаковое покрытие. У некоторых покрытий поверхности уже через полгода появляются трещины и отслаивание, что приводит к коррозии металлической поверхности. Кроме того, из-за постоянного подъема и опускания баллона во время его работы на поверхности оборудования поочередно возникают сухие и влажные участки. Металлическая поверхность находится в контакте с воздухом. Когда на поверхности образуется ржавчина, она выполняет функцию резервуара для воды и кислорода. Ионизация железа, составляющего основу металла, происходящая под слоем ржавчины, способствует действию сильных окислителей. При определенных условиях продукты коррозии могут влиять на электрохимические реакции, происходящие при атмосферной коррозии. Эванс считает, что слой ржавчины, образующийся в результате коррозии в атмосферных условиях, при наличии влаги может выступать в качестве сильного окислителя. Согласно модели Эванса, описывающей структуру ржавчины, анодная реакция происходит на границе металла и Fe3O4, а катодная реакция — на границе Fe3O4 и FeOOH. Следовательно, внутри ржавчины происходит процесс восстановления Fe3+ до Fe2+, что указывает на участие ржавчины в катодных процессах. Из-за изменений погоды меняются температура и влажность на поверхности металла, в результате чего под действием химических и электрохимических факторов процесс коррозии на поверхности металла ускоряется. 3. Коррозия под действием кислой воды. По результатам анализа в газе содержится 1% (по объему) CO2 и H2S; концентрация H2S превышает 1,08%. После попадания газа в баллон он продолжает охлаждаться. Ночью или зимой на холодных стенках баллона образуется конденсат, содержащий кислотные газы, такие как H2S и CO2. Это приводит к электрохимической коррозии в виде «жидкостной пленки» из H2S, CO2 и H2O. Помимо вызывания точечной коррозии, это также приводит к коррозионному разрушению под действием напряжений. Поскольку в газовом потоке постоянно попадают коррозионные газы, такие как H2S, а также пыль в воду, находящуюся в резервуарах и водяных уплотнителях, это превращает воду в электролитическое раствор с высокой коррозийной способностью. При отсутствии регулярной замены этой воды её коррозийная способность только усиливается. Поверхность промокших панелей на самом деле покрыта тонким слоем жидкости (H2S-CO2+O2-H2O), в результате чего газообразные вещества могут легко проникать на поверхность стали. В то же время из-за чередования сухого и влажного состояний, а также испарения воды концентрируются коррозионные вещества в жидкостной пленке, что усугубляет коррозию металлической поверхности. Кроме того, из-за эрозии покрытия под действием периодических смен влажности и сухости вода приводит к его раннему разрушению. Следовательно, можно видеть, что коррозия в районе уровня воды в водяном уплотнителе наиболее сильна. Концентрация H2S, растворенного в воде, превышает 0,08%, что практически соответствует состоянию насыщения. На поверхности воды плавает вязкий полимер толщиной 8–12 мм (плотный и непроницаемый для воздуха), который закрывает резервуар, не позволяя H2S уходить наружу; из-за этого возникает сильный неприятный запах. Продукты коррозии на стенах башни имеют черно-коричневый цвет; их можно снять просто при касании рукой. Анализ рентгеновской дифракции показывает, что основными компонентами являются смесь сульфидов и оксидов: Fe9S8 + FeS ≥ 70%, Fe2O3·3H2O ≥ 20%. Анализ продуктов коррозии показал, что H2S является основной причиной коррозии; он может вызывать точечную коррозию и трещины от напряжений. 4. Коррозия бактериями: верхняя часть воды находится в контакте с атмосферой, поэтому коррозия здесь менее выражена. Вода в раковине из-за длительного отсутствия замены остается стоячей при температуре 30–40°C, что идеально подходит для размножения бактерий, восстанавливающих сульфаты; их количество может достигать 107–108 единиц. Он может восстанавливать сульфиды до H2S, увеличивая его содержание в воде и тем самым ещё более ускоряя коррозию на поверхности металлов. Вода на дне внутри кольцевых структур под раковиной и водонепроницаемым уплотнителем на самом деле представляет собой слой неподвижной стоячей воды, в которой накапливаются большие количества сульфидов, органических веществ и пыли. В условиях недостатка кислорода бактерии ведут процесс восстановления сульфидов и органических веществ, в результате чего образуется большое количество H2S. Это приводит к серьезной коррозии на дне резервуаров и водонепроницаемых слоев; скорость коррозии может достигать около 1 мм в год. Поэтому выбор подходящей защитной краски и использование соответствующих водных ингибиторов для улучшения качества воды являются проблемами, требующими срочного решения.