海水 换热器 的腐蚀

海水 换热器 的腐蚀 海水换热器的腐蚀 换热器是用于温度不同的两种介质之间相互进行热传递的常用设备,它是化工、制药、食品、机械及其它工业部门广泛使用的一种常用设备。 海水换热器是海上平台作业中应用最广泛的一种重要设备,换热器换热状况的好坏,直接影响着整个平台的平稳运行及综合经济指标, 对生产的安全、稳定,长期运行起着重要的作用。海上平台用金属换热器介质有原油和海水两种。原油中含有的杂质, 如无机盐、硫化物、氮化物、有机酸、水分等对设备的危害都很大,有些本身就是腐蚀性介质,如硫化氢、硫、硫醇、有机酸等, 有些是在加工过程中转化为腐蚀性介质,如无机盐水解生成的HCl等,这些杂质均对海上平台金属换热器造成腐蚀破坏。 海水存在较高含量的溶解氧、氯离子和微生物,其对金属换热器的腐蚀性很强。众所周知,海洋环境是一个特定的极为复杂的腐蚀环境, 十分恶劣,在此区域大气中主要含有水蒸气、氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫以及悬浮于其中的氯化盐、硫酸盐等, 它具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循环效应明显等特点,对金属的腐蚀性也比较强。 1、腐蚀机理 湿硫化氢腐蚀 原油中含有二氧化硫、硫化氢等成分,在换热器中流过时构成了湿硫化氢环境,对海上平台金属换热器造成很强的腐蚀。 腐蚀反应中阳极反应为: 湿硫化氢对海上平台换热器可以形成两方面的腐蚀:均匀腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀开裂。湿硫化氢应力腐蚀开裂的形式有以下三种: 硫化物应力腐蚀开裂 硫化物应力开裂的机理,一种认为是金属的阳极溶解引起破裂扩展。另一种认为是渗入氢引起的脆性破裂而造成破裂扩展。 氢致开裂(HIC) 当不锈钢浸渍在含硫化氢的环境中,因腐蚀而产生的氢便渗入钢中,原子状 在其缺陷部位转变为分子氢, 氢扩散到达非金属夹杂物等界面, 提高了空洞的内压、其压力可达到104MPa。在压力作用下,沿夹杂物或偏析区呈线状或台阶状扩展开裂。 2、电化学腐蚀 电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀,有时单独造成腐蚀,有时和机械作用等共同产生腐蚀。碳素钢在电解质溶液中(例如水) 会形成微电池,碳素钢的基本金相组织为铁素体(Fe)和渗碳体(Fe3C),在电解质溶液中就会形成以低电位的铁素体为阳极, 高电位的渗碳体为阴极的腐蚀电池,从而使钢材受到腐蚀。 连多硫酸应力腐蚀开裂(PASSC) 在上述铁与硫化氢反应中,换热器表面会生成硫化铁。当设备表面降温或停工冷却到室温时,硫化铁与水分和空气相接触, 生成连多硫酸(H2SXO6,X=3、4、5)。即发生下列反应: 8FeS+11O2+2H2O4Fe2O3+2H2S4O6 不锈钢的使用过程中,发生敏化的部分,或者在制造设备的过程中发生敏化的部分,其晶界上会形成贫Cr区。在这种状态下, 若遇到上述生成的酸,就会发生沿晶应力腐蚀开裂。可以认为,此沿晶应力腐蚀开裂的机理是贫Cr区的阳极溶解,阴极反应时连 多硫酸的还原而引起的。 3、氯离子腐蚀 海上平台用金属换热器介质之一的海水中含有较多含量的氯离子,具有很强的腐蚀性,其对不锈钢换热器造成的腐蚀种类主要有两种: 应力腐蚀、点蚀。 (1)海水中氯离子容易吸附在换热器钝化膜上,把氧原子挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物,结果在换热器露出来 的金属面上腐蚀了一个小坑,这些小坑被称为点蚀核。这些氯化物容易水解,使小坑内溶液pH值下降,使溶液成酸性,溶解了一部分氧化膜, 造成多余的金属离子,为了平衡腐蚀坑内的电中性,外部的氯离子不断向孔内迁移,使孔内金属又进一步水解。如此循环,奥氏体不锈钢不 断的腐蚀,越来越快,并且向孔的深度方向发展,直至形成穿孔,造成点蚀(孔蚀)。 (2)由于海水中氯离子使海洋平台用金属换热器(不锈钢)表面的钝化膜受到破坏,在拉伸应力的作用下,钝化膜被破坏的区域就会产 生裂纹,成为腐蚀电池的阳极区,连续不断的电化学腐蚀最终可能(推荐:太阳能)导致金属的断裂。这种腐蚀与氯离子的浓度关系不大,即使是微量的氯 离子,也可能产生应力腐蚀。 环烷酸腐蚀 环烷酸是原油中烃类氧化物的通称,属于有机酸,因为环烷酸的羧酸衍生物在原油中占有较大的比例,故称为环烷酸, 用分子式CnH2n-1COOH表示。环烷酸腐蚀的反应式如下: 随着原油酸值的增大、流速的增快而腐蚀加重。尤其在金属的粗糙不平的表面和湍流区,环烷酸的腐蚀更严重。环烷酸腐蚀呈沟槽状。 磨损腐蚀 腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中,表面材料与周围介质发生化学或电化学反应,并伴随机械作用而引起的材料损失的现象。 腐蚀磨损通常是一种轻微磨损,但在一定条件下也可能转变为严重磨损。 海上平台金属换热器中的腐蚀液体是流动的,而由于流体力学因素与腐蚀电化学因素协同加速作用,动态下的介质对金属材料的腐蚀 要比静态下的腐蚀严重的多。特别是液体中含有第二相(如固相颗粒或气泡)组成双相流或多相流时,由于固体颗粒对材料的冲击和磨损, 使腐蚀更为严重。 大气腐蚀 海洋大气是指海面飞溅区以上的大气区和沿岸大气区,在此区域中主要含有水蒸气、氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫以及悬浮于 其中的氯化盐、硫酸盐等,它具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循环效应明显等特点。由于海洋大气湿度很大,水蒸气在 毛细管作用、吸附作用、化学凝结作用的影响下,附着在钢材表面上形成一层肉眼看不见的水膜,CO2、SO2和一些盐分溶解在水膜中,使之 成为导电性很强的电解质溶液。由于钢材的主体元素铁和微量元素碳等元 当它们同时处于电解质溶液中时,就形成 素的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电极电位不同, 了很多原电池,铁作为阳极在电解质溶液(水膜)中被氧化而失去电子,变成铁锈。 由于海洋大气环境相对湿度较大,水膜较厚,含盐量较高,水膜电解能力更强,同时海洋大气环境中的钢结构,白天经日光照射,水分蒸发 提高了表面盐度,晚间又形成潮湿表面,这种干湿循环使得腐蚀速度大大加快。此外水膜中溶解的其他物质,如氧气、二氧化碳、二氧化硫及 另外一些氯化物和硫酸盐也沉积在钢材表面,一方面,盐分在水膜中溶解,二氧化碳和二氧化硫使水膜呈酸性,提高了水膜的导电能力; 另一方面,氯离子有穿透作用,它能加速钢材的点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。由此可见,海洋大气腐蚀环境远比内陆 大气环境恶劣。 微生物腐蚀 腐蚀微生物主要是在自然界中参与硫、铁元素循环的菌类,包括好氧菌和厌氧菌,其主要存在于土壤、海水、天然石油产品等多种环境中 ,直接和间接参与和金属的腐蚀。微生物腐蚀常给地下管线、海底电缆、工业注水系统等工业设施带来严重危害,造成经济上的损失。 近几年来,在海洋平台换热器和冷却水系统中,由微生物引起的各种腐蚀损伤问题尤为严重,其种类主要有铁氧化菌和硫酸盐还原菌。 铁氧化菌能够引起碳钢坑蚀,并且使氢氧化铁在其细胞外沉积。在铁氧化菌存在的情况下,腐蚀过程是通过缝隙腐蚀机理进行的。 由铁氧化菌形成的铁锈沉淀物在碳钢上形成氧的浓缩区,导致了小阳极和大环境阴极腐蚀电池的形成,促使缝隙腐蚀发生,这种现象也导致冷却水系统的水质变差以及设备堵塞,生成大量的生物污垢,最终导致设备严重腐蚀。而硫酸盐还原菌的引起不锈钢局部腐蚀的机理还不完全清楚,有待于进一步研究。 转载请注明:哈雷换热设备有限公司换热器是用于温度不同的两种介质之间相互进行热传递的常用设备,它是化工、制药、食品、机械及其它工业部门广泛使用的一种常用设备。 海水换热器是海上平台作业中应用最广泛的一种重要设备,换热器换热状况的好坏,直接影响着整个平台的平稳运行及综合经济指标, 对生产的安全、稳定,长期运行起着重要的作用。海上平台用金属换热器介质有原油和海水两种。原油中含有的杂质, 如无机盐、硫化物、氮化物、有机酸、水分等对设备的危害都很大,有些本身就是腐蚀性介质,如硫化氢、硫、硫醇、有机酸等, 有些是在加工过程中转化为腐蚀性介质,如无机盐水解生成的HCl等,这些杂质均对海上平台金属换热器造成腐蚀破坏。 海水存在较高含量的溶解氧、氯离子和微生物,其对金属换热器的腐蚀性很强。众所周知,海洋环境是一个特定的极为复杂的腐蚀环境, 十分恶劣,在此区域大气中主要含有水蒸气、氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫以及悬浮于其中的氯化盐、硫酸盐等, 它具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循环效应明显等特点,对金属的腐蚀性也比较强。 1、腐蚀机理 湿硫化氢腐蚀 原油中含有二氧化硫、硫化氢等成分,在换热器中流过时构成了湿硫化氢环境,对海上平台金属换热器造成很强的腐蚀。 腐蚀反应中阳极反应为: 湿硫化氢对海上平台换热器可以形成两方面的腐蚀:均匀腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀开裂。湿硫化氢应力腐蚀开裂的形式有以下三种: 硫化物应力腐蚀开裂 硫化物应力开裂的机理,一种认为是金属的阳极溶解引起破裂扩展。另一种认为是渗入氢引起的脆性破裂而造成破裂扩展。 氢致开裂(HIC) 当不锈钢浸渍在含硫化氢的环境中,因腐蚀而产生的氢便渗入钢中,原子状氢扩散到达非金属夹杂物等界面,在其缺陷部位转变为分子氢, 提高了空洞的内压、其压力可达到104MPa。在压力作用下,沿夹杂物或偏析区呈线状或台阶状扩展开裂。 2、电化学腐蚀 电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀,有时单独造成腐蚀,有时和机械作用等共同产生腐蚀。碳素钢在电解质溶液中(例如水) 会形成微电池,碳素钢的基本金相组织为铁素体(Fe)和渗碳体(Fe3C),在电解质溶液中就会形成以低电位的铁素体为阳极, 高电位的渗碳体为阴极的腐蚀电池,从而使钢材受到腐蚀。 连多硫酸应力腐蚀开裂(PASSC) 在上述铁与硫化氢反应中,换热器表面会生成硫化铁。当设备表面降温或停工冷却到室温时,硫化铁与水分和空气相接触, 生成连多硫酸(H2SXO6,X=3、4、5)。即发生下列反应: 8FeS+11O2+2H2O4Fe2O3+2H2S4O6 不锈钢的使用过程中,发生敏化的部分,或者在制造设备的过程中发生敏化的部分,其晶界上会形成贫Cr区。在这种状态下, 若遇到上述生成的酸,就会发生沿晶应力腐蚀开裂。可以认为,此沿晶应力腐蚀开裂的机理是贫Cr区的阳极溶解,阴极反应时连 多硫酸的还原而引起的。 3、氯离子腐蚀 海上平台用金属换热器介质之一的海水中含有较多含量的氯离子,具有很强的腐蚀性,其对不锈钢换热器造成的腐蚀种类主要有两种: 应力腐蚀、点蚀。 (1)海水中氯离子容易吸附在换热器钝化膜上,把氧原子挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物,结果在换热器露出来 的金属面上腐蚀了一个小坑,这些小坑被称为点蚀核。这些氯化物容易水解, ,使溶液成酸性,溶解了一部分氧化膜, 使小坑内溶液pH值下降 造成多余的金属离子,为了平衡腐蚀坑内的电中性,外部的氯离子不断向孔内迁移,使孔内金属又进一步水解。如此循环,奥氏体不锈钢不 断的腐蚀,越来越快,并且向孔的深度方向发展,直至形成穿孔,造成点蚀(孔蚀)。 (2)由于海水中氯离子使海洋平台用金属换热器(不锈钢)表面的钝化膜受到破坏,在拉伸应力的作用下,钝化膜被破坏的区域就会产 生裂纹,成为腐蚀电池的阳极区,连续不断的电化学腐蚀最终可能(推荐:太阳能)导致金属的断裂。这种腐蚀与氯离子的浓度关系不大,即使是微量的氯 离子,也可能产生应力腐蚀。 环烷酸腐蚀 环烷酸是原油中烃类氧化物的通称,属于有机酸,因为环烷酸的羧酸衍生物在原油中占有较大的比例,故称为环烷酸, 用分子式CnH2n-1COOH表示。环烷酸腐蚀的反应式如下: 随着原油酸值的增大、流速的增快而腐蚀加重。尤其在金属的粗糙不平的表面和湍流区,环烷酸的腐蚀更严重。环烷酸腐蚀呈沟槽状。 磨损腐蚀 腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中,表面材料与周围介质发生化学或电化学反应,并伴随机械作用而引起的材料损失的现象。 腐蚀磨损通常是一种轻微磨损,但在一定条件下也可能转变为严重磨损。 海上平台金属换热器中的腐蚀液体是流动的,而由于流体力学因素与腐蚀电化学因素协同加速作用,动态下的介质对金属材料的腐蚀 要比静态下的腐蚀严重的多。特别是液体中含有第二相(如固相颗粒或气泡) 由于固体颗粒对材料的冲击和磨损, 组成双相流或多相流时, 使腐蚀更为严重。 大气腐蚀 海洋大气是指海面飞溅区以上的大气区和沿岸大气区,在此区域中主要含有水蒸气、氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫以及悬浮于 其中的氯化盐、硫酸盐等,它具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循环效应明显等特点。由于海洋大气湿度很大,水蒸气在 毛细管作用、吸附作用、化学凝结作用的影响下,附着在钢材表面上形成一层肉眼看不见的水膜,CO2、SO2和一些盐分溶解在水膜中,使之 成为导电性很强的电解质溶液。由于钢材的主体元素铁和微量元素碳等元素的标准电极电位不同,当它们同时处于电解质溶液中时,就形成 了很多原电池,铁作为阳极在电解质溶液(水膜)中被氧化而失去电子,变成铁锈。 含盐量较高,水膜电解能力更强,由于海洋大气环境相对湿度较大,水膜较厚, 同时海洋大气环境中的钢结构,白天经日光照射,水分蒸发 提高了表面盐度,晚间又形成潮湿表面,这种干湿循环使得腐蚀速度大大加快。此外水膜中溶解的其他物质,如氧气、二氧化碳、二氧化硫及 另外一些氯化物和硫酸盐也沉积在钢材表面,一方面,盐分在水膜中溶解,二氧化碳和二氧化硫使水膜呈酸性,提高了水膜的导电能力; 另一方面,氯离子有穿透作用,它能加速钢材的点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。由此可见,海洋大气腐蚀环境远比内陆 大气环境恶劣。 微生物腐蚀 腐蚀微生物主要是在自然界中参与硫、铁元素循环的菌类,包括好氧菌和厌氧菌,其主要存在于土壤、海水、天然石油产品等多种环境中 ,直接和间接参与和金属的腐蚀。微生物腐蚀常给地下管线、海底电缆、工业注水系统等工业设施带来严重危害,造成经济上的损失。 近几年来,在海洋平台换热器和冷却水系统中,由微生物引起的各种腐蚀损伤问题尤为严重,其种类主要有铁氧化菌和硫酸盐还原菌。 铁氧化菌能够引起碳钢坑蚀,并且使氢氧化铁在其细胞外沉积。在铁氧化菌存在的情况下,腐蚀过程是通过缝隙腐蚀机理进行的。 由铁氧化菌形成的铁锈沉淀物在碳钢上形成氧的浓缩区,导致了小阳极和大环境阴极腐蚀电池的形成,促使缝隙腐蚀发生,这种现象也导致冷却水系统的水质变差以及设备堵塞,生成大量的生物污垢,最终导致设备严重腐蚀。而硫酸盐还原菌的引起不锈钢局部腐蚀的机理还不完全清楚,有待于进一步研究。 转载请注明:哈雷换热设备有限公司