某稀酸罐壁板腐蚀及处理分析

丁平

（安徽实华工程技术股份有限公司 安徽合肥 230091）

某稀酸罐壁板腐蚀及处理分析

丁平

（安徽实华工程技术股份有限公司 安徽合肥 230091）

本文针对对某稀释硫酸的不锈钢储罐发生腐蚀的现象，从设计选型、材料选择及操作工况等方面进行分析，认为主要问题是由于操作过于简单，产生大量的反应热，提出了处理方案，并经处理后使用状况良好。

硫酸稀释；储罐腐蚀；处理

1 现象简介

（1）某公司于2011年进行一种新产品除铁工业试验及应用项目，项目于2011年10月建成，2012年4月份开始投入运行，在运行过程中，其酸液贮罐V-102的壁板投用3月即发现腐蚀问题。

（2）酸液贮罐V-102位于除铁装置框架一楼东侧，是圆筒形带搅拌器的常压容器，其直径为3m，高度3.6m，平底，罐体材质为S31603，全容积25.4M3。工作压力和操作压力均为常压，工作温度为35℃，设计温度为40℃，介质为5%的硫酸，罐内将98%浓硫酸稀释配制为5%稀硫酸。

（3）发现及初步处理经过2012年7月13日，浓硫酸入口配管第一个弯头处漏液；2012年7月25日，人孔补强圈排气孔往外漏液；2012年8月2日，浓硫酸入口配管第一个弯头处漏液；2012年8月7日，发现液位计上部接口处阀门阀体腐蚀穿孔；2012年8月15日，发现浓硫酸入口管下方罐壁腐蚀穿孔（见图1）。

图1

2 原因分析

（1）2012年9月2日，使用单位对罐壁进行了局部测厚，从测厚报告看，大部分罐壁检测厚度都在6.5mm以上，9月27日，管理单位再次对罐壁四周进行了测厚，发现罐壁厚度锐减到3.5mm左右，说明腐蚀现象不仅没有停止，甚至还在加速。

（2）浓硫酸入口配管弯头处漏液现象发生后，管理单位就开始查阅相关资料寻找原因。根据《腐蚀数据与选材手册》，S31603材质对于操作温度50℃以下，10%以下的稀硫酸是有一定的抗腐蚀能力的。但同时也应注意到，温度和CL-等杂质对抗腐蚀性也有重大的影响。经工艺核算：本装置的浓硫酸在稀释过程中介质温度小于50℃。

（3）该除铁装置的配酸工艺是：稀酸贮罐V-102内先进去离子水，罐内水位在35%以上时，搅拌器自启动，罐内至75%时，98%的浓硫酸从浓硫酸泵出口，沿碳钢管线至稀酸贮罐内，搅拌均匀后，此时的硫酸浓度稀释至5%，从罐出口管流至泵P-104入口。根据这一流程，我们可以一步一步的分析导致“现象简介”中各种泄漏发生的大致原因如下：

①流速变化而形成的介质湍流是导致浓硫酸入口配管第一个弯头处漏液的主要原因。

②导致浓硫酸入口管下方罐壁腐蚀穿孔的主要原因，是稀释反应是在液位上表面发生，是放热反应，且浓硫酸溶液扩散时间较长，因此浓硫酸入口管下方的硫酸溶液在一定时间内的浓度会在10%以上，对罐壁的腐蚀加剧所致。

③导致罐壁整体减薄的主要原因，一个是配酸时间短，使腐蚀反应加速；另一方面，浓硫酸内的CL-含量偏高，9月27日使用单位对罐内稀硫酸进行化验分析：稀硫酸中的CL-含量为209.9ppm，这已超标，（V-102的盛水试漏试验要求：水中CL-含量不超过25mg/L）使S31603材质的稀酸贮罐抗腐蚀能力大大降低。

3 已采取的应急处理措施

（1）稀硫酸属于有毒有害物质，发生泄漏后对人身安全和环境危害较大，因此上述事件发生后，管理单位立刻采取了应急措施来防止稀硫酸外泄。

（2）发生浓硫酸入口配管漏液时，及时安排更换了新弯头。

（3）人孔补强圈排气孔往外漏液后，安排将排气孔焊接封闭。

（4）液位计上部接口处阀门阀体腐蚀穿孔，紧急采购同型号的阀门进行更换。

（5）特别是罐壁腐蚀穿孔后，首先在罐周围拉警戒线，防止人员靠近，其次请专业检测人员对贮罐浓硫酸入口管周围罐壁进行测厚，划定壁板受腐蚀减薄区域，最后安排专业压力容器制造企业派人对罐壁进行加钢板补焊封堵处理，使稀酸储罐得以延续使用。

4 拟采取的方案比较

4.1 方案1：V-102采用整体玻璃钢

（1）优点：成本低，制造周期短（约 25d）。

（2）缺点：

①硫酸浓度在75%以上时，该设备会发生腐蚀。会有杂质进入溶液中，从而影响产品质量。

②玻璃钢强度低，热导率低。玻璃钢使用寿命7～8年。

③采用整体玻璃钢V-102的搅拌器不能直接安装在设备上，必须用支架支撑搅拌器。

④整体玻璃钢需尽量避免轴向法兰组装对接，因组装应力很大，易使补强层拉脱渗漏。

⑤对施工的要求高。施工中除保证材料配比正确外，还必须保证材料的清洁和湿度。

4.2 方案2：V-102采用内衬PTFE（聚四氟乙烯）

4.2.1 优点

（1）聚四氟乙烯[PTFE，F4]是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，因此得“塑料王”之美称。聚四氟乙烯具有非常优良的耐蚀和耐热性能。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，使用寿命10～15年。

（2）根据《腐蚀数据与选材手册》，聚四氟乙烯可以耐0-100%硫酸，最高允许操作温度240℃。

4.2.2 缺点

（1）价格昂贵，加工困难，制造周期35d。

（2）因衬里工艺复杂，V-102内焊在罐底四周的四块挡板需取消。

4.3 方案3：控制硫酸入罐速度

4.3.1 优点

（1）控制硫酸入罐速度和数量，减少硫酸接触溶剂时反应热，从本质上解决硫酸入罐腐蚀问题。

（2）费用省。

4.3.2 缺点

（1）操作人员调整操作参数。

（2）烯酸罐本身已有缺陷，需处理。

5 处理方案及结论

（1）为满足实际生产需要，并保证除铁装置安全平稳运行，从本质上解决反应热问题，采用方案3。

（2）对罐体局部腐蚀严重部位进行补强处理。

（3）工艺管道及阀门

①对稀酸贮罐V-102出口至泵P-104入口管线进行测厚，管道壁厚为5.7mm，基本符合设计要求。

②稀酸贮罐V-102出口一台DN100阀门曾发生泄漏，稀酸泵P-106/A出口一台DN80闸阀及一台DN80止回阀的阀体已发生腐蚀，以上阀门更换为内衬聚四氟乙烯阀门。

（4）V-102罐内搅拌器桨叶已开始腐蚀，经咨询有关厂家搅拌器桨叶无法衬聚四氟乙烯；搅拌器桨叶原设计材质316L，搅拌器桨予以更换。

（5）经上述处理后，目前已使用三年，效果良好。

TE972

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1004-7344（2016）07-0303-02

2016-2-20