导航：安全管理网>> 安全论文>> 机械安全论文>>正文

硝酸镁加热器腐蚀原因分析

文档作者：王振华郑伟伟冯君艳李应祖郑建国文档来源：天华化工机械及自动化研究设计院		点击数：	更新时间： 2025年09月29日
下载地址：点击这里	文件大小： 1.45 MB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：1.45 MB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：新型间接火加热器设计

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

第39卷第4期化工机械52l
硝酸镁加热器腐蚀原因分析
王振华+ 郑伟伟冯君艳李应祖郑建国
(天华化工机械及自动化研究设计院)
摘要通过对某石化企业硝酸镁加热器的设备结构、生产工艺和腐蚀形貌分析，得出在170℃的67％
Mg(N0，)：+l％HN0，的生产物料中，由于HN0，的强氧化性，设备材料(304L不锈钢)发生了宽而浅
的、非敏化态S、P偏析型晶间腐蚀，并伴有全面腐蚀，最终导致设备腐蚀损坏。
关键词硝酸镁加热器硝酸晶间腐蚀s、P偏析
中图分类号TQ051．5 文献标识码B 文章编号0254-6094(2012)04-052l-03
某石化企业硝酸镁加热器在使用过程中出现
严重的腐蚀损害问题，筒体腐蚀最严重部位已穿
孔，孔边缘薄如纸张，已丧失机械强度；换热管外
表面已变得非常粗糙，布满金属颗粒腐蚀脱落后
形成的凹坑，进料口正下方换热管已腐蚀穿孔，腐
蚀程度强于其他部位换热管。设备进料口正下方
换热管和锥形简体是整台设备腐蚀最严重的部位，
使用寿命仅为6个月，腐蚀率高达4～20mm／a。
1 设备概况
硝酸镁加热器是“间硝法”浓硝酸生产工艺
的关键设备之一，其结构为u形管式换热器(图
1)。硝酸镁加热器宏观腐蚀形貌如图2所示，可
以看出设备不同部位腐蚀程度轻重不一，设备运
从人口接管进入壳程，在换热管内中压蒸汽加热
的条件下，溶液中所含1％HNO，大部分沸腾气化
后从气相孔上升进入浓缩塔，作为浓缩塔提馏段
的加热物料，而脱除硝酸后的稀硝酸镁溶液从溢
流口流出进入稀硝酸镁储槽，正常生产时溢流口
以下为液相介质，溢流口以上为气相介质。
口
转时，从浓缩塔下来的150～175℃稀硝酸镁溶液图1加热器结构及腐蚀形貌拍照、取样位置示意图
a．设备简体腐蚀形貌h．进料口正下方换热管腐蚀形貌c．设备中部换热管腐蚀形貌
图2 加热器腐蚀形貌
+王振华，男，1979年6月生，工程师。甘肃省兰州市，730060。
万方数据
522 化工机械2012年
换热管、管板和简体材料均为304L奥氏体不锈
钢，化学成分经光谱分析均符合标准要求，换热管为
西25mm×2mm的无缝钢管，管板厚度190-nm，简体直
径l 600mm、厚度10mm，工艺参数见表1，
表l 硝酸镁加热器工艺参数
2 分析方法
从设备进料口正下方换热管和简体取样，取
样位置如图1、2所标示位置，用自来水冲洗和橡
皮擦拭清除表面腐蚀产物，肉眼观察腐蚀表面宏
观形貌，判断腐蚀轻重程度，然后对表面和断面进
行sEM形貌分析，辨别腐蚀形态；对简体取样表
面的晶界和晶内以及母材进行EDS分析，对比杂
质元素的变化，探讨腐蚀机理，分析仪器为JsM-
5600LV低真空扫描电子显微镜。
3结果及讨论
3．1 腐蚀宏观形貌
图3为从运行设备中所取样表面宏观腐蚀形
貌，可以看出304L材料表面出现均匀的腐蚀凹
坑，凹坑呈现口大、底小的形状，形成过程为金属
晶粒脱离母材所致，与图2所反映形貌一致，具有
全面腐蚀的特征。
3。2腐蚀微观形貌
图4为所取样表面和断面微观腐蚀形貌，可
见304L材料表面出现大面积晶粒脱落后形成的
凹坑，凹坑边缘层次不齐，晶界严重显露，已连成
a换热管表面sEM
a．换热管表面宏观腐蚀形貌h．简体表面宏观腐蚀形貌
图3 取样宏观腐蚀形貌
网状，晶界腐蚀较宽，未脱落晶粒显得非常酥松，
貌似已丧失与母材的结合力，表面微观形貌呈现
晶间腐蚀的特征；从断面sEM形貌可看出，晶界
向母材内部腐蚀发展较浅，晶粒脱落速度与晶界
腐蚀发展速度相当。
3．3 成分分析
表2为筒体取样不同部位的成分。可以看
出，x射线能谱在304L母材中未发现P元素，但
在晶内和晶界发现一定含量的P元素，晶界处P
元素含量高于晶内，S元素也有同样的变化规律，
即304L不锈钢在固溶状态下发生腐蚀时，晶界处
富集了S和P元素。
h．简体表面swN
万方数据
第39卷第4期化工机械523
r．换热管断断SEM d．简体断面sEM
图4取样微观腐蚀形貌
表2 筒体表面EDs分析结果％
3．4结果讨论
分析整套生产工艺参数和其他设备的腐蚀情
况发现，浓硝酸镁高位槽用304L材料制作，槽内
介质为160℃、72％浓硝酸镁溶液，此设备工艺参
数与硝酸镁加热器对比，最大不同是溶液介质中
硝酸的含量很低，在生产中未发现浓硝酸高位槽
腐蚀损坏的情况。由此可见，浓度为l％左右的
硝酸和170℃的高温环境是硝酸镁加热器发生腐
蚀损坏的主要原因。
硝酸在全部浓度范围内均显示氧化性，奥氏
体不锈钢在硝酸介质中对晶间腐蚀是敏感的，敏
感程度随浓度和温度的升高而增大，18．8型不锈
钢在1％硝酸中，沸点温度以下腐蚀率不大于0．1
mm／a，在170℃高温下，腐蚀率达到lmm／a⋯。
结合腐蚀微观形貌，硝酸镁加热器腐蚀损坏的主
要原因是在浓度为1％左右的硝酸中，在170℃
高温下发生了晶间腐蚀，晶界腐蚀发展呈现宽而
浅的特征，由于晶粒脱落速度与晶界腐蚀发展速
度相当，宏观腐蚀形貌呈现全面腐蚀特征。进料
口正下方换热管和筒体在高密度硝酸镁溶液的冲
刷作用下，晶粒脱落速度较快，晶间腐蚀程度远
远重于其他部位，导致此部位最先腐蚀穿孔。
316L固溶态超低碳奥氏体不锈钢在甲氨+
氧气的强氧化性介质中，发生了宽而浅的晶间腐
蚀，伴有全面腐蚀，容易造成晶粒脱落，其机理为
金属材料中P在晶界区富集。硝酸镁加热器与
汽提塔在腐蚀形貌与显微组织元素含量变化一
致，可以认为这两种腐蚀为同一机理，即由于S、P
偏析造成了浅而宽的均匀的非敏化态晶间腐蚀。
在有外加应力存在的情况下，对于非敏化态不锈
钢应力会加深腐蚀介质沿晶界的渗透，加速晶间
腐蚀。分析硝酸镁加热器制作工艺，筒体在卷制
对接的过程中，不能排除残余应力的产生，尤其进
料口处锥形简体是应力最为集中的区域，由此可
断定简体穿孔部位的腐蚀仍为晶间腐蚀，只是在
残余应力的加速作用下，此部位腐蚀程度远远重
于其他部位。
4 结束语
造成硝酸镁加热器腐蚀损坏的主要原因是
304L不锈钢在含l％硝酸的稀硝酸镁溶液中，在
170℃高温条件下发生了宽而浅的、非敏化态S、P
偏析型晶间腐蚀；进料口正下方换热管在晶间腐
蚀和冲刷腐蚀的协同破坏作用下，腐蚀程度远远
重于其他液相部位；制造残余应力加速了锥形筒
体的晶间腐蚀，使得锥形筒体最先腐蚀穿孔。
参考文‘献
[1] 杨德均，沈卓身．金属腐蚀学[M]．北京：冶金工业
出版杜，1999：247～249．

网友评论 more

机械安全论文最新内容

09-29