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某厂轻油制氢装置再生塔底重沸器为U型管换热器。管程走低变气(167℃),壳程走本菲尔溶液(117℃),换热器管子材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢,管板为16Mn钢。使用两年四个月后发现泄漏。原因是壳程侧管子与管板结合部位的缝隙内发生腐蚀。管子表面深坑连成一片,且布满尖而深的蚀孔。管板相应部位也呈现连成一片深坑,深度比管子表面蚀坑大。
设备结构上的缝隙往往受到严重的腐蚀。在狭缝内发生的缝隙腐蚀,具有发展速度快,破坏集中等特点,对设备(特别是易钝化的耐蚀合金制造的设备)危害极大。这是设计时应予以充分考虑的。对于缝隙腐蚀的快速发展,可以用闭塞电池模型来说明。由于缝隙区的闭塞几何条件,使物质迁移困难,从而导致缝隙区内腐蚀条件强化,发生具有自催化特征的腐蚀过程。在本事例中,16Mn钢管板和1Cr18NI9Ti不锈钢管子外表面都处于本菲尔溶液中。本菲尔溶液主要成分为K2CO3和KHCO3,为高温碱性溶液,其中加有V2O5作为缓蚀剂。
V+5是一种钝化剂,能使16Mn钢钝化,以维持很低的腐蚀速度。使用钝化剂的一个基本要求是:钝化剂的浓度必须超过临界致钝浓度,才能使金属钝化。如果浓度偏低,不仅不能使金属钝化,反而会促进金属的腐蚀,或者造成局部腐蚀。管板与管子之间的缝隙区内就正是这种情况。由于闭塞的几何条件, V+5离子的消耗难以得到补充,使缝隙内部V+5离子达不到临界致钝浓度,导致16Mn钢管板发生严重腐蚀。
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