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通過對316L、317L、2205、904四種不銹鋼的現(xiàn)場腐蝕掛片試驗(yàn)，利用失重分析、表面腐蝕分析和成分分析等，研究不銹鋼在現(xiàn)場PTA裝置中不同位置的腐蝕特點(diǎn)和腐蝕規(guī)律。結(jié)果表明，不銹鋼在液相介質(zhì)中腐蝕速率比氣相介質(zhì)中的腐蝕速率快;在液相介質(zhì)中有溴元素存在時(shí)，試樣發(fā)生明顯點(diǎn)蝕，腐蝕比較嚴(yán)重。

精對苯二甲酸(PTA)作為聚酯原料，在化工行業(yè)中應(yīng)用廣泛，其產(chǎn)品市場需求量很大，例如滌綸纖維、薄膜、飲料瓶等。由于生產(chǎn)PTA的裝置大多為不銹鋼等材料制成，而且在其實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中存在高溫高壓環(huán)境，腐蝕性強(qiáng)。生產(chǎn)過程中含醋酸、醋酸鹽、氫溴酸等多種腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)環(huán)境，特別是在高溫高濕中含鹵素離子的醋酸溶液中不銹鋼容易發(fā)生腐蝕。因此有必要研究在設(shè)備運(yùn)行過程中不同部位的多種不銹鋼材料的腐蝕行為。通過總結(jié)與創(chuàng)新，采取積極的防護(hù)措施，確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料與試樣規(guī)格

試樣采用316L、317L、2205、904四種不銹鋼材料制成薄片，分別垂直懸掛于現(xiàn)場設(shè)備中不同位置處進(jìn)行掛片試驗(yàn)。

1.2現(xiàn)場腐蝕掛片試驗(yàn)

1.2.1試驗(yàn)環(huán)境特點(diǎn)

試樣分別在現(xiàn)場設(shè)備的F1－506(母液罐)、M1－920(尾氣管道)、D1－310(尾氣吸收塔)、D1－501(常壓吸收塔)這4個(gè)位置掛片，各個(gè)位置環(huán)境和介質(zhì)含量見表1。

1.2.2試驗(yàn)條件和試驗(yàn)周期

試驗(yàn)采用實(shí)際生產(chǎn)裝置中現(xiàn)場掛片的方法，試驗(yàn)的檢測周期為8個(gè)月。

1.3試樣檢查與分析

1.3.1失重分析

按照GB/T16545－1996腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除［6］中c7.1規(guī)定的方法進(jìn)行。然后分別在去離子水和丙酮中采用超聲波清洗試樣至表面潔凈。

1.3.2外觀檢查與成分分析

外觀檢查包括目視檢查和Quanta600型環(huán)境掃面電子顯微鏡觀察試樣表面，以及牛津儀器EI350能譜儀進(jìn)行成分分析。

2結(jié)果與討論

2.1失重分析

表2展示了四種不銹鋼在現(xiàn)場裝置中掛片腐蝕8個(gè)月后的單位面積失重?cái)?shù)據(jù)，不銹鋼在不同環(huán)境中進(jìn)行掛片腐蝕試驗(yàn)后，其中F1－506處掛片失重最多，其次為D1－501處，說明不銹鋼在液相中的腐蝕失重速率大于氣液相，氣液相中的又大于氣相。在氣相腐蝕失重中，317L的腐蝕失重?cái)?shù)據(jù)明顯偏高，通過表面觀察發(fā)現(xiàn)試樣懸掛孔處發(fā)生腐蝕比較嚴(yán)重，發(fā)生電偶腐蝕，表面多處變色，說明發(fā)生腐蝕。針對不同種類不銹鋼在四處位置掛片失重?cái)?shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)317L不銹鋼在各種介質(zhì)中的腐蝕情況最為嚴(yán)重，316L和904在F1－506、M1－920、D1－310單位面積失重差額相近，2205不銹鋼在溶液中耐腐蝕性能明顯優(yōu)于904不銹鋼。

2.2腐蝕表面形貌分析

對在現(xiàn)場不同位置掛片的試樣進(jìn)行分析，圖1為M1－920位置400倍電鏡二次電子圖像，由圖1(a)可以看出，2205試樣表面有大量覆蓋層，部分已脫落;圖1(b)中200倍照片所示，316L試樣表面覆蓋層有部分呈片狀脫落，圖1(c)中可以看出317L有部分微小蝕坑的形成，圖1(d)中可以看出在904試樣表面形成的覆蓋層比較均勻，脫落現(xiàn)象不明顯。表面沉積的覆蓋層阻止了不銹鋼和氣相介質(zhì)的接觸，從而阻礙了腐蝕的進(jìn)一步發(fā)生，只有317L試樣局部有點(diǎn)蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，這和失重結(jié)果一致。

圖2展示不銹鋼試樣在D1－310位置400倍電鏡二次電子圖像，由圖看出四種不銹鋼表面平整，基本未發(fā)現(xiàn)腐蝕點(diǎn);通過電鏡觀察試樣其它部位，表面均為上述狀態(tài)，腐蝕現(xiàn)象不明顯。

經(jīng)過對兩種不銹鋼試樣在D1－501位置試樣進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)2205和904不銹鋼試樣表面平整，除在904試樣邊緣發(fā)現(xiàn)有腐蝕點(diǎn)外，基本上沒有腐蝕;圖3是在904試樣邊緣表面形貌，可以明顯看出有腐蝕發(fā)生。掛片位置溫度高，氣液流動(dòng)性增加，說明904奧氏體不銹鋼試樣在高溫下容易發(fā)生腐蝕［7］。

對位置F1－506處試樣進(jìn)行宏觀外觀檢查，三種不銹鋼均明顯看出有黑色點(diǎn)蝕坑存在，溴元素含量較高所以促進(jìn)了點(diǎn)蝕的形成。經(jīng)過能譜對這些腐蝕點(diǎn)進(jìn)行分析，得到氧元素原子百分比在40%～60%之間，說明氧化嚴(yán)重;同時(shí)發(fā)現(xiàn)微量的硫元素存在，對腐蝕起加速作用，三種試樣表面腐蝕形貌見圖4。

在實(shí)際M1－920處掛片，表面沉積物不易脫落，采用超聲波分別在去離子水和無水乙醇中清洗后，依然需要使用毛刷進(jìn)行沉積產(chǎn)物清除，然后再次清洗，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要考慮清潔除垢的問題。

3結(jié)論

(1)實(shí)際裝置中掛片不銹鋼試樣在液相中的腐蝕失重率大于氣液相，在氣液相中的腐蝕失重率又大于氣相;

(2)在尾氣管道中的不銹鋼試樣表面沉積的覆蓋層阻止了不銹鋼腐蝕的進(jìn)一步發(fā)生，且沉積層不易脫落，但在實(shí)際生產(chǎn)中，腐蝕介質(zhì)一旦進(jìn)入沉積層內(nèi)，也難以揮發(fā)，因此實(shí)際生產(chǎn)中需要考慮有效的除垢措施;

(3)在母液罐中不銹鋼試樣均出現(xiàn)明顯的點(diǎn)蝕，其中溴元素促進(jìn)了點(diǎn)蝕的形成，硫元素也對腐蝕起加速作用。