管道的腐蝕與防護方法

一、堿線腐蝕與防護

1．概況

　　大慶石化總廠煉油廠輸轉車間81單元堿管道用于向生產裝置提供濃度30%～40%的堿液，管道材質為碳鋼，連接采用焊接方式，工作壓力為0.6～0.7Mpa,工作方式為間歇式。冬季操作時需用0.3Mpa壓力的蒸氣伴熱，由于堿液溫度高，造成管道焊口開裂，堿液經常泄漏，生產很被動。同時泄漏出的堿液腐蝕其它管道，每年維修費用很大，這種現象94年前一直沒有得到解決。

2．腐蝕原因分析

??? 普通碳鋼在堿液中會形成一層以 Fe_３O_４ 或Fe_２O_３為主要成分的表面膜，同時由于晶界上有碳化物和氮化物析出，使晶界上的表面膜不穩定，易溶解。在外應力的作用下產生了晶界裂紋，使新暴露出來的鐵產生FeO₂^－的選擇性溶解，形成應力腐蝕。

　　碳鋼在NaOH溶液濃度5%以上的全部濃度范圍都可能產生堿脆，而以30%左右的濃度最危險，發生堿脆的最低溫度為50℃，在沸點附近的高溫區最易發生。見圖一。
?

　　管道使用過程中，夏季或管道不加熱時，濃度在30～40%的堿液不發生堿脆；而在冬季，管道加熱時，溫度超過50℃，堿濃度仍為30～40%時則發生堿脆，因為實際堿管道在加熱的情況下往往都高于50℃。

　　另外，堿性溶液只有在非常富集的情況下，才會通過如下反應溶解鐵：

　　3Fe+7NaOH→Na₃FeO₃·2Na₂FeO₂+7H

　　Na₃FeO₃·2Na₂·2Na₂FeO₂+4H₂O→7NaOＨ+Fe₃O₄+H

　　7H+H→4H₂

　　3Fe+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂

　　該管道每10日左右送一次堿，容易在焊口處沉積堿液。管道一般為單面焊，內壁常有未焊透處，存有間隙。隨時間延長，堿液濃縮，造成堿液在焊口處富集，使焊口處首先腐蝕，而且使焊道不存在金屬鈍化膜，常露出新鮮的金屬表面。根據電化學腐蝕原理，該處的金屬表面常處于陽極處，處于腐蝕狀態。

　　原管道的接頭為焊接，焊口附近的金相組織比基體的金相組織晶粒大，加之焊接組織不均勻性及焊接后存在較多的缺陷，這樣焊道與基體金屬的表面機械性能及化學成分存在較大的差異。

　　該管道在50℃以上的情況下使用和停用交替進行時，由于堿液的富集及較高溫度的雙重作用，很快發生應力腐蝕開裂，使管道泄漏在冬季頻繁發生。

3.材料選擇依據

　　通過對幾種防腐方法比較，認為“天津大學國家教委形狀記憶材料工程研究中心”提供的“Fe基形狀記憶合金管接頭”效果最佳。因為形狀記憶合金的效應是指材料經變形后（通常在Ms 溫度以下或Ms附近），當加熱到超過一定溫度時能恢復原來的形狀。這種具有形狀記憶效應的材料稱為記憶材料。