不锈钢硝酸管道流动腐蚀行为的试验研究
发布时间：2020-12-10 23:03
硝酸是一种十分重要的工业原料,广泛地应用于各重要工业领域。近年来,随着硝酸生产规模的不断扩大,不锈钢硝酸装置及管路的腐蚀泄漏事件频繁发生,特别是局部冲刷腐蚀现象严重,因而硝酸装置和管道的防腐蚀问题,一直是硝酸装置设计及使用过程需要解决的一大难题。本文主要针对流动硝酸冲刷腐蚀现象展开试验及模拟研究,自主研制了喷射式流动硝酸腐蚀试验装置,采用极化曲线、EIS、表面微观形貌分析等测试手段,探究了流动硝酸介质的冲击速度、冲击角及温度等因素对不锈钢腐蚀规律的影响,并对试验装置进行速度场、压力场、剪切力等流体力学因素的模拟研究,并与试验结果进行对比分析,得出的主要结论如下:(1)304不锈钢在流动硝酸冲刷作用下依然具有明显的钝化过程,冲刷速度、冲击角、温度等因素并未改变304不锈钢在该介质中的腐蚀机理,但改变了金属在该介质中发生晶间腐蚀的动力学过程,进而影响了腐蚀行为。(2)试验结果表明,随着流动硝酸介质温度和流速的增大,金属的腐蚀速率明显加快,界面间电荷传递加快,金属基体钝化过程的稳定性随之下降,更易过钝化而发生晶间腐蚀。另外,流动硝酸介质对不锈钢表面的冲击角为45°时,金属的耐蚀性最强,表面膜...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１硝酸管道弯头（ａ）和三通（ｂ）的腐蚀失效形貌??Ｆｉｇ．１－１?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｆａｉｌｕｒｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｅｌｂｏｗ?（ａ）?ａｎｄ?ｔｅｅ?ｊｏｉｎｔ?（ｂ）?ｏｆ?ｎｉｔｒｉｃ?ａｃｉｄ?ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ??
?持续３个多小时的紧急处理，泄漏才得以控制；２０１４年福建龙岩也发生一起硝??酸泄露事故，如图１－２?（ｃ）所示，现场约有１００公斤硝酸泄露，方圆１００米范围??内便能闻到刺激性气味，消防人员经过１０小时紧急处理最终危机才得以解除；??２０１５年北京红树林环保技术公司因废硝酸处理不当，导致产生大量Ｎ０２气体；??另外，在硝酸运输途中也出现过多起罐车泄漏事故，图１－２?（ｄ）所示为２０１０年??发生在Ｇ２２线１８７２段高速公路上的一起浓硝酸罐车侧翻爆炸泄露事故，１５吨硝??酸一泻千里，消防官兵经过４个多小时紧急处理泄露硝酸并及时疏散上百名附近??居民，最终流向黄河的浓硝酸得到有效控制，避免了进一步危害。??硝酸装置及管线的泄漏，会给周围的环境及人民的生命安全造成威胁，同时??频繁地停车检修
６５％的硝酸）中时也会发生不锈钢的晶间腐蚀，运用贫铬理论己无法充分地解释??这一现象。这种情况下是由于超低碳不锈钢经历敏化处理温度范围时，会生成〇??相ＦｅＣｒ金属间化合物，图１－５所示为不锈钢中〇相及Ｙ相的阳极极化曲线，从??图中可以看出，在过钝化电位下，〇相阳极溶解电流密度急剧增加，发生严重的??腐蚀，说明此时〇相发生选择性溶解［６，１（），１１］。同时，生成氧化性极强的＆６＋产物，??进一步促进晶间腐蚀的发＾????１．５?－?ｙ?Ｃ一一广?＂＾??Ｉ１』，??－°－５－?＞??一?１?１?Ｉ?ｉ?Ｉ?？？龜??０?０．１０?０．２０?０．３０??ｆ／（Ａ?？?ｃｍ￣２）??图１－５不锈钢中。相及ｙ相的阳极极化曲线??Ｆｉｇ．１－５?Ｔｈｅ?ａｎｏｄｉｃ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?〇?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?ｙ?ｐｈａｓｅ?ｉｎ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ??研宄表明［９］，在浓硝酸等强氧化性介质中，超低碳不锈钢经固溶处理后而未??经过敏化处理过程也会产生晶间腐蚀，反而经过敏化处理后没有产生晶间腐蚀，??这是由于固溶体中溶解了一些有害杂质，如Ｐ、Ｓｉ等。这些元素超过一定的含量??（Ｐ＞０．０１％，Ｓｉ＞０．１％），会在不锈钢晶界上发生偏析，并溶解于浓硝酸等强氧??化性介质中
【参考文献】：
期刊论文
[1]硝酸行业供需现状及发展建议[J]. 贾亮. 化学工业. 2017(01)
[2]304不锈钢在硝酸环境中的腐蚀电化学行为[J]. 徐一慧,孔令真,路伟,徐光远,王奎升. 腐蚀与防护. 2015(10)
[3]Cr13不锈钢在盐酸溶液喷射冲刷作用下的表面腐蚀形貌表征[J]. 程从前,曹铁山,王冬颖,姚景文,王健,关锰,赵杰. 中国腐蚀与防护学报. 2014(05)
[4]冲刷腐蚀研究方法进展[J]. 李强,唐晓,李焰. 中国腐蚀与防护学报. 2014(05)
[5]加氢裂化REAC的仿真失效分析[J]. 偶国富,刘慧慧,王宽心,任海燕,王凯,程福星. 浙江理工大学学报. 2014(09)
[6]冲刷腐蚀的研究现状[J]. 朱娟,张乔斌,陈宇,张昭,张鉴清,曹楚南. 中国腐蚀与防护学报. 2014(03)
[7]316奥氏体不锈钢的晶间腐蚀机理与预防措施[J]. 韩永超. 门窗. 2013(07)
[8]基于相似理论的REAC出口弯管冲蚀瞬态特性[J]. 金浩哲,偶国富,李鹏轩. 化工学报. 2011(S2)
[9]一种预测异径管流动加速腐蚀速率的新模型[J]. 陆晓峰,朱晓磊,凌祥. 中国腐蚀与防护学报. 2011(06)
[10]环烷酸腐蚀动态模拟试验装置及304钢的冲蚀试验[J]. 许述剑,刘小辉,邱志刚,柴永新,单广斌,亓婧. 腐蚀与防护. 2011(10)
博士论文
[1]不锈钢硝酸输送管道的腐蚀行为及特性研究[D]. 孔令真.北京化工大学 2017
[2]钝态金属在氯离子环境中的局部腐蚀行为[D]. 魏欣.大连理工大学 2013
[3]加氢裂化空冷器管束多相流模拟与冲蚀破坏预测研究[D]. 偶国富.浙江大学 2004
硕士论文
[1]不同结构弯管环烷酸腐蚀数值模拟研究[D]. 陈铮.北京化工大学 2016
[2]动态模拟装置上流体对Q235碳钢腐蚀性行为研究[D]. 王春放.沈阳工业大学 2016
[3]稀硝酸输送管道材料的腐蚀机理研究[D]. 徐一慧.北京化工大学 2015
[4]典型管件冲刷腐蚀的数值模拟[D]. 胡跃华.浙江大学 2012
[5]B30铜镍合金人工海水中的冲刷腐蚀行为研究[D]. 曾凡伟.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：2909436
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１硝酸管道弯头（ａ）和三通（ｂ）的腐蚀失效形貌??Ｆｉｇ．１－１?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｆａｉｌｕｒｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｅｌｂｏｗ?（ａ）?ａｎｄ?ｔｅｅ?ｊｏｉｎｔ?（ｂ）?ｏｆ?ｎｉｔｒｉｃ?ａｃｉｄ?ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ??
?持续３个多小时的紧急处理，泄漏才得以控制；２０１４年福建龙岩也发生一起硝??酸泄露事故，如图１－２?（ｃ）所示，现场约有１００公斤硝酸泄露，方圆１００米范围??内便能闻到刺激性气味，消防人员经过１０小时紧急处理最终危机才得以解除；??２０１５年北京红树林环保技术公司因废硝酸处理不当，导致产生大量Ｎ０２气体；??另外，在硝酸运输途中也出现过多起罐车泄漏事故，图１－２?（ｄ）所示为２０１０年??发生在Ｇ２２线１８７２段高速公路上的一起浓硝酸罐车侧翻爆炸泄露事故，１５吨硝??酸一泻千里，消防官兵经过４个多小时紧急处理泄露硝酸并及时疏散上百名附近??居民，最终流向黄河的浓硝酸得到有效控制，避免了进一步危害。??硝酸装置及管线的泄漏，会给周围的环境及人民的生命安全造成威胁，同时??频繁地停车检修
６５％的硝酸）中时也会发生不锈钢的晶间腐蚀，运用贫铬理论己无法充分地解释??这一现象。这种情况下是由于超低碳不锈钢经历敏化处理温度范围时，会生成〇??相ＦｅＣｒ金属间化合物，图１－５所示为不锈钢中〇相及Ｙ相的阳极极化曲线，从??图中可以看出，在过钝化电位下，〇相阳极溶解电流密度急剧增加，发生严重的??腐蚀，说明此时〇相发生选择性溶解［６，１（），１１］。同时，生成氧化性极强的＆６＋产物，??进一步促进晶间腐蚀的发＾????１．５?－?ｙ?Ｃ一一广?＂＾??Ｉ１』，??－°－５－?＞??一?１?１?Ｉ?ｉ?Ｉ?？？龜??０?０．１０?０．２０?０．３０??ｆ／（Ａ?？?ｃｍ￣２）??图１－５不锈钢中。相及ｙ相的阳极极化曲线??Ｆｉｇ．１－５?Ｔｈｅ?ａｎｏｄｉｃ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?〇?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?ｙ?ｐｈａｓｅ?ｉｎ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ??研宄表明［９］，在浓硝酸等强氧化性介质中，超低碳不锈钢经固溶处理后而未??经过敏化处理过程也会产生晶间腐蚀，反而经过敏化处理后没有产生晶间腐蚀，??这是由于固溶体中溶解了一些有害杂质，如Ｐ、Ｓｉ等。这些元素超过一定的含量??（Ｐ＞０．０１％，Ｓｉ＞０．１％），会在不锈钢晶界上发生偏析，并溶解于浓硝酸等强氧??化性介质中
【参考文献】：
期刊论文
[1]硝酸行业供需现状及发展建议[J]. 贾亮. 化学工业. 2017(01)
[2]304不锈钢在硝酸环境中的腐蚀电化学行为[J]. 徐一慧,孔令真,路伟,徐光远,王奎升. 腐蚀与防护. 2015(10)
[3]Cr13不锈钢在盐酸溶液喷射冲刷作用下的表面腐蚀形貌表征[J]. 程从前,曹铁山,王冬颖,姚景文,王健,关锰,赵杰. 中国腐蚀与防护学报. 2014(05)
[4]冲刷腐蚀研究方法进展[J]. 李强,唐晓,李焰. 中国腐蚀与防护学报. 2014(05)
[5]加氢裂化REAC的仿真失效分析[J]. 偶国富,刘慧慧,王宽心,任海燕,王凯,程福星. 浙江理工大学学报. 2014(09)
[6]冲刷腐蚀的研究现状[J]. 朱娟,张乔斌,陈宇,张昭,张鉴清,曹楚南. 中国腐蚀与防护学报. 2014(03)
[7]316奥氏体不锈钢的晶间腐蚀机理与预防措施[J]. 韩永超. 门窗. 2013(07)
[8]基于相似理论的REAC出口弯管冲蚀瞬态特性[J]. 金浩哲,偶国富,李鹏轩. 化工学报. 2011(S2)
[9]一种预测异径管流动加速腐蚀速率的新模型[J]. 陆晓峰,朱晓磊,凌祥. 中国腐蚀与防护学报. 2011(06)
[10]环烷酸腐蚀动态模拟试验装置及304钢的冲蚀试验[J]. 许述剑,刘小辉,邱志刚,柴永新,单广斌,亓婧. 腐蚀与防护. 2011(10)
博士论文
[1]不锈钢硝酸输送管道的腐蚀行为及特性研究[D]. 孔令真.北京化工大学 2017
[2]钝态金属在氯离子环境中的局部腐蚀行为[D]. 魏欣.大连理工大学 2013
[3]加氢裂化空冷器管束多相流模拟与冲蚀破坏预测研究[D]. 偶国富.浙江大学 2004
硕士论文
[1]不同结构弯管环烷酸腐蚀数值模拟研究[D]. 陈铮.北京化工大学 2016
[2]动态模拟装置上流体对Q235碳钢腐蚀性行为研究[D]. 王春放.沈阳工业大学 2016
[3]稀硝酸输送管道材料的腐蚀机理研究[D]. 徐一慧.北京化工大学 2015
[4]典型管件冲刷腐蚀的数值模拟[D]. 胡跃华.浙江大学 2012
[5]B30铜镍合金人工海水中的冲刷腐蚀行为研究[D]. 曾凡伟.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：2909436
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