丁苯橡胶生产设备腐蚀原因及防护

林建铭 (中国石化股份有限公司齐鲁分公司橡胶厂，山东 淄博 255438)

0 引言

在丁苯橡胶生产中，生产设备腐蚀问题属于比较常见的一种问题，对设备的正常使用及橡胶生产都会产生直接影响，因而需要避免生产设备腐蚀问题的出现。基于此，文章主要针对丁苯橡胶生产设备腐蚀产生的原因进行分析，并且探索有效的防护措施，对丁苯橡胶生产设备进行有效维护，避免设备腐蚀问题的发生，使设备得以正常使用及运行，以确保更好进行丁苯橡胶生产。

1 强酸腐蚀的原因及防护

就目前丁苯橡胶生产设备的实际应用来看，大部分都是选择方形硫酸稀释槽，在实际生产中浆清从后面的入口处进入，硫酸由顶部硫酸插底管中加入，在两者混合之后经过出口进入凝聚槽内。由于原本所应用的硫酸插底管及罐体的结构都是碳钢衬胶结构，在实际生产中往往会在与插底管周围靠近的管壁上的液面上侧部位有腐蚀穿孔情况，从而导致报废，一般情况下平均的使用寿命只有2.5个月，并且这种这种破坏具有突发性特点，所以在实际生产中往往会出现被迫停止的情况。对于这种腐蚀情况的产生，其具体原因如下。

硫酸属于二元强酸，其腐蚀性及氧化性都比较强，并且具有脱碳性及吸水性，在遇水之后会有大量热放出。在丁苯橡胶生产设备的实际应用过程中，硫酸插底管及罐体出现腐蚀情况，与硫酸存在直接关系，主要就是因为硫酸对金属会表现出强氧化性及腐蚀性，并且随着硫酸浓度增加，氧化性及腐蚀性也会越来越强。通常情况下，实际生产中的浓硫酸，其质量分数为98%，在硫酸浓度达到一定值之后，在硫酸插底管的管壁及罐体表面会有致密的保护膜形成，从而出现钝化情况，这对于设备的腐蚀速度反而可以起到一定的阻碍与抑制作用，而对于相同浓度的硫酸，随着温度的升高，其腐蚀性也会不断增加。所以，在丁苯橡胶生产设备的实际应用中，硫酸会有比较强的腐蚀作用。

依据上文所述，浓硫酸在和浆清进行混合之后，会经过出口进入凝聚槽之内，此时浓硫酸会被稀释，且会有大量热放出，转变成为稀硫酸，在这种高温的稀硫酸环境中，碳钢材料会有电化学腐蚀产生，这一反应方程式为Fe+H2SO4→H2+FeSO4。在这一反应进行的过程中，铁会失去两个电子而变成亚铁离子，而氢离子会得到两个电子而变成氢原子，这一反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe+H2↑。在这一微电池中，阳极为碳钢中含有的铁，阴极为碳以及其它杂质，在微电池中海油很多带电粒子存在，使得微电池的导电性会有所增加，促使反应加剧。在反应进行过程中，铁会转变为铁离子，而氢离子会转变为氢气，从而导致碳钢材料被腐蚀，这也就是丁苯橡胶生产设备出现腐蚀穿孔的根本原因。

此外，通过拆检报废旧罐以及现场观察，对于罐体破坏的整个过程，主要包括三个阶段的内容。首先，插底管衬层烧穿阶段。在新罐体使用之后，在插底管末端的管口位置，其衬胶层会出现局部烧损，从而有衬层穿孔情况发生，该过程发展速度比较缓慢，通常都需要两个月左右的时间才会出现。其次，在金属管发生暴露之后，插底管的损坏速度会提升，大约经过一周的时间，液下的部分就会被完全烧损。第三，在烧蚀进展到溅射阶段时，有些就会溅射至管壁，由于各种腐蚀介质的共同作用，持续一两周之后，在管壁会有穿孔情况发生。

根据上文内容所述，在丁苯橡胶生产设备的实际应用中，对设备寿命长生影响的原因主要就是对于硫酸插底管出口的环境，橡胶衬层无法适应。同时，在进入到凝聚槽内时，硫酸的浓度为60 ℃，在插底管的出口位置，由于浓硫酸与浆清发生混合后谁有大量稀释热放出，其温度会升高，且在物料中会存在氯化钾及氯化钠等有关物质，这些氯离子会表现出强酸弱碱性，会有较强腐蚀性产生，由于这些因素的综合作用，导致衬层出现破坏。因此，为能够使罐体早期破坏问题得到解决，首要任务就是需要将插底管抗蚀性增加，使其寿命延长。具体来说，就是需要选择其它材料的插底管，依据相关试验发现，在各种材料中丙烯碳钢复合管的抗蚀性最强，可以使设备的腐蚀情况得到一定程度的延缓，使设备整体使用寿命延长[1-2]。

2 不锈钢腐蚀原因以及防护措施

在目前所使用的丁苯橡胶生产设备中，所使用的管道都是奥氏体不锈钢，其中包含的金属元素主要为铬元素及镍元素，同时还有数量比较少的锰元素。就设备的实际应用情况来看，对于有不锈钢腐蚀出现的设备，其特点主要包括以下几个方面：在实际工作中接触到的介质为酸性，有些也是氯化钾等物质的水溶液，或者是两种都存在的液体，腐蚀位置通常都是管托及管道相连接的焊缝位置，管托与罐体的遮流板相连接的焊缝位置，管托与液位表根部及环部的焊缝位置。然而管线腐蚀一般都会管托部位出现，其破坏形式主要就是开裂。首先会在罐体的上侧部位有连片的穿透性腐蚀微孔出现。在经过一定时间之后，由于应力因素影响，会有表面裂纹产生，其产生原因主要有以下几点。

首先，在工作介质中包含腐蚀性离子，并且这些腐蚀性离子表现为强酸弱碱性，如氯离子。其次，焊热因素的影响。对于奥氏体不锈钢，通过对其进行高温急冷的固溶处理，可以得到使合金碳化物固溶的相关均匀组织，其耐蚀性比较理想。然而，由于焊接热因素的影响，在加热至650 ℃时，会有合金碳化物在晶界析出，在附近部位会有贫铬区形成，从而很容易导致出现晶间腐蚀状况。对于在焊缝位置出现的腐蚀，与由于焊接热影响而出现的贫铬明显存在密切联系。第三，应力状态因素的影响。在对管道进行焊接过程中，由于在局部会受到不均匀加热以及冷处理，在管道内部会有残余应力形成。在这种残余应力状态影响下，即便是腐蚀性比较弱的介质，也可能会导致管道破裂，并且破裂往往都是突发的，往往都是在没有变形征兆的情况下出现的，所产生的危害也就比较大。

对于不锈钢应力腐蚀的防治，通常都是选择以下几种方式。第一，实行去应力退火处理，或者实行喷丸处理，以消除应力，后者形成表面应力。第二，选择对应力腐蚀耐受性比较强的一些金属材料，从而消除应力腐蚀产生的相应材料及环境，也就可以有效防止应力腐蚀的出现。第三，选择碳硫含量比较低或者铬含量比较高的一些高纯度不锈钢，还有不存在金属缺陷的有关非晶体耐蚀合金。第四，对于现有奥氏体不锈钢实行加热以及短时间保温处理，从而使其晶体内部组织得以细化，使奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能得以增强。最后，选择适当的抗腐蚀性材料。对于上述的五种方式，前三种方式在实际应用中都会有一定困难存在，但最后两种可根据目前的工艺实行改造，以达到影响要求，相对比较适用。在经过反复试验及探究的基础上，对管线可以选择钢塑复合管，罐体选择橡胶衬里，从而可以得到比较理想的防腐蚀效果[3]。

3 设备及管线外腐蚀的原因及防护

就丁苯橡胶生产设备的实际应用情况来看，在处于比较寒冷的季节时，液氨及丁二烯管线往往会有泄漏情况出现，主要原因就是在管外壁部位有腐蚀情况出现，通过对管线局部实行检查，可以发现全部的液氨及丁二烯管线，都会有比较严重的外腐蚀状况出现，而其余管线却不存在明显腐蚀情况。对其原因进行分析，腐蚀产生的原因主要就是物料性质、金属材料组织结构、表面状态及化学组成与杂质，还有保温材料。就目前国内所使用的保温材料而言，其韧脆转变温度并不符合有关要求，材料的韧脆转变温度越低，则材料也就有着越好的耐低温性能，这对于在寒冷环境中工作的设备具有重要的价值及意义。

在对液氨及丁二烯进行输送过程中，对于用于物料输送的管线温度，相比于环境温度而言比较低，大气中存在的水蒸气会聚集向管壁，这种情况下温度会快速降低，也就会导致玻璃棉保温材料出现分解、粉化，而分解出的无机盐又会在管壁进行覆盖，也就会导致在管壁表层的防锈漆出现失效的情况，成为粉末，在这种情况下金属表面会在外界空气中暴露，此时含有无机盐的水会接触金属，从而会有电化学腐蚀产生，主要就是吸氧腐蚀。

综上所述，设备及管线的外腐蚀产生原因主要就是在玻璃棉中分解出的无机盐致使防锈漆受到破坏以及电化学吸氧腐蚀的产生，只需要将保温棉改变，就可以使这一问题得到解决。所以，在实行管线更换时，对于原本的玻璃棉保温，可以将其转变成岩棉，在经过使用之后，对液氨管线及丁二烯实行检查，虽然仍旧有类似腐蚀形象产生，但是腐蚀情况比较轻微，相关设备及管线仍旧可以继续使用，可以延长设备的使用手寿命[4-5]。

4 结语

综上所述，在丁苯橡胶生产过程中，设备腐蚀情况的原因有很多，不同情况的腐蚀，处理手段也不同，需要相关管理人员及技术人员依据不同的情况选择不同的方式方法及措施进行处理，这样才可以有效避免设备腐蚀问题的出现，使丁苯橡胶生产设备得以正常使用及运行，为丁苯橡胶的生产提供更好的硬件支持与基础，满足实际需求及要求。