REAC出口管道腐蚀产物保护膜及冲蚀临界特性研究

作     者：曹海彬 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：偶国富

授予年度：2010年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：加氢空冷系统 冲蚀失效 腐蚀产物膜特性 冲蚀试验 临界特性 

摘      要：加氢反应流出物空冷器（简称REAC）系统长期受腐蚀性多相流的冲蚀作用,其失效具有明显的局部性、突发性和风险性。该系统的冲蚀失效存在着临界特性,通过腐蚀产物膜的流固耦合分析能实现冲蚀的定量计算,但实际冲蚀预测中因缺少保护膜的性能指标、有效的冲蚀瞬态特性测试方法及冲蚀临界特性数据库,REAC系统冲蚀预测及失效防控技 术始终未得到根本性的突破。本文针对REAC出口管道系统普遍存在的冲蚀失效现象,通过工艺过程分析及冲蚀机理研究,确定含硫污水为反应流出物的主要腐蚀相,研制旋转式单相流冲蚀实验装置,创新设计电化学测试系统,进行REAC出口管道系统的冲蚀模拟实验、腐蚀产物膜的性能测试与冲蚀临界特性实验研究。根据实际的腐蚀影响因素,通过改变含硫污水的NHHS浓度、温度、流速等参数,重点研究了20号碳钢表面腐蚀产物膜的性能及冲蚀临界特性的变化规律。 研究结果表明NHHS浓度对保护膜的冲蚀性能有非常重要的影响:静态下,当NHHS浓度为6 wt%,温度介于40℃~ 60℃之间时,随温度的升高,腐蚀产物膜相对疏松,容易冲蚀;当NHHS浓度为8 wt%,温度为50℃时,随转速的提高,腐蚀产物膜缺陷增大,出现裂痕;在温度为50℃的流动状态下,NHHS浓度介于4 wt% wt%之间,随NHHS浓度的升高,腐蚀产物膜变得相对疏松,保护性能明显变差。冲蚀临界特性研究表明:NHHS浓度为8 wt%（原API控制指标）时腐蚀产物膜发生冲蚀破坏的临界转速介于50 rpm00 rpm之间,NHHS浓度为4 wt%（现NACE的控制指标）时腐蚀产物膜发生冲蚀破坏的临界转速介于150 rpm00 rpm之间。根据以上研究结果,为进一步提高REAC系统耐冲蚀的运行可靠性。本文建议将REAC系统NHHS浓度的控制指标由原来的8 wt%降为4 wt%。 本论文的创新性工作:研发了旋转式单相流冲蚀实验装置和电化学测试系统,实现了腐蚀产物保护膜及冲蚀失效瞬态特性的研究;模拟REAC出口管道系统的腐蚀环境,研究了不同温度、NHHS浓度、流速等条件下,含硫污水介质中20号碳钢的腐蚀产物保护膜性能及冲蚀临界特性的变化规律。为REAC系统的冲蚀预测及安全评估提供了理论依据和技术支持。