再生器材质腐蚀开裂的阴极保护研究

论文摘要

国内炼油企业催化裂化装置再生系统设备相继发现大量裂纹。裂纹大部分发生在焊缝部位和保温钉焊点部位,不少为穿透性裂纹。据文献报导及实验研究证明,再生系统设备开裂为低碳钢在硝酸盐介质中应力腐蚀开裂（硝脆）所致。应力腐蚀开裂是危害最大的一种腐蚀形态,设备焊缝的应力腐蚀开裂是一种快速的、危险的开裂过程,应积极采取有效的措施。现在防护措施有提高再生系统设备壁温、工艺措施、合理选材、控制设备综合应力水平等。低碳钢在硝酸盐中存在确定的下临界电位,因而如外电位低于下临界电位,则将不产生应力腐蚀,即通过阴极保护可以防止硝脆。阴极保护可通过外加电流、安装阳极、喷涂活性金属涂层,由于再生系统设备体积庞大且腐蚀性介质复杂不稳定,故采用活性金属涂层方法进行阴极保护实验。设备裂纹大部分发生在焊缝部位,所以选用四点弯曲应力腐蚀试样,两个试样组成一个试样对,由螺钉加载,试样中间带焊缝。腐蚀溶液选用硝脆最苛刻的腐蚀介质60%Ca（NO3）2+3%NH4NO3溶液,进行硝脆的加速试验。试样表面经喷砂处理后,用电弧喷涂方法在不同试样表面分别喷涂活性金属锌、铝,金属涂层厚度分别选为0.100mm、0.200mm、0.300mm。实验表明低碳钢表面喷涂适当厚度的锌、铝金属涂层可延缓在硝酸盐介质中产生应力腐蚀开裂时间;相同厚度的锌、铝涂层,锌涂层比铝涂层保护时间要长得多;同样金属涂层,保护的时间随着涂层厚度增加而延长。实践应用证明提高再生系统设备壁温高于烟气露点,是防止设备材质开裂最有效的防护措施。但在实际生产过程中往往由于开停车、生产操作的波动,时而造成设备壁温低于烟气露点。某些炼油企业催化裂化再生系统在采取提高设备壁温的防护措施后,也出现了裂纹。由于活性金属涂层的厚度是有限的,不能单独使用,但可与提高壁设备温联合使用,可大大延长再生系统设备使用寿命,这有待于进一步工业应用。

论文目录

• 第一章 引言
• 第二章 文献综述
• 2.1 催化裂化工艺简介
• 2.2 国内外催化裂化装置腐蚀情况
• 2.3 再生器腐蚀开裂原因的探讨
• 2.3.1 再生器应力状态
• 2.3.2 再生器特定的介质环境
• 2.3.3 敏感的金属材料
• 2.3.4 小结
• 2.4 再生器腐蚀开裂防护措施
• 2.4.1 工艺技术措施
• 2.4.2 控制再生器的综合应力
• 2.4.3 提高再生器壁温
• 2.5 阴极保护技术及热喷涂金属技术
• 2.5.1 阴极保护技术
• 2.5.2 热喷涂技术
• 2.6 小结
• 第三章 试验部分
• 3.1 试验研究内容
• 3.2 试验方法
• 3.3 试验仪器
• 第四章 试验结果与分析
• 4.1 试样加载量与开裂关系
• 4.1.1 加载量与开裂试验
• 4.1.2 试验分析
• 4.1.3 试验结论
• 4.2 喷涂不同活性金属涂层的应力腐蚀试验
• 4.2.1 锌、铝涂层的防护机理
• 4.2.2 热喷涂锌、铝涂层的特点
• 4.2.3 热喷涂试样应力腐蚀试验
• 4.2.4 试验分析
• 4.2.5 试验结论
• 4.3 应力腐蚀开裂机理探讨
• 4.3.1 应力腐蚀开裂机理
• 4.3.2 金属涂层在再生器腐蚀环境的适用性
• 4.3.3 低碳钢在硝酸盐中的应力腐蚀机理
• 4.3.4 低碳钢在硝酸盐中的应力腐蚀影响因素
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢