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含硫污水腐蚀性及储罐防腐涂料耐蚀性研究

张东  
【摘要】:随着我国经济的快速发展,对能源特别是石油的需求也是与日俱增。在加工石油过程中设备、装置的腐蚀问题越来越严重,因设备、装置的腐蚀引发的安全事故偶有发生,因此对设备、装置的防护必须选择科学合理的防范措施。污水储罐是石化、油田、煤化工等行业的专用设备,污水成分复杂,常常引起储罐腐蚀,焊缝处应力腐蚀开裂,引起污水泄漏,污染环境危害安全生产,常用涂料进行防腐,由于污水介质的特殊性,必须选用特种的防腐涂料进行防腐。本文以Q235钢、广州石化含硫污水以及根据污水成分配制的人工含硫污水和4种防腐涂层体系(酚醛环氧类玻璃鳞片防腐涂料、两种环氧类玻璃鳞片防腐涂料,分别记为A和B、环氧类纳米改性防腐涂料)为研究对象,在60℃广州石化含硫污水和人工含硫污水中对Q235钢和4种防腐涂层体系开展了模拟腐蚀试验,试验4个周期(30d、60d、90d和120d),通过腐蚀形貌、腐蚀产物以及腐蚀动力学分析,并结合电化学测试技术(极化曲线,交流阻抗谱)综合分析了Q235钢在两种介质中的腐蚀行为以及污水中不同成分对其腐蚀影响,通过对4种防腐涂层体系进行常规性能检测、耐盐雾、耐污水腐蚀性能测试、腐蚀形貌分析和电化学测试,对比分析了4种防腐涂层体系在两种污水介质中的耐蚀性能,优选耐污水介质优良的防腐涂层体系。研究表明:(1)Q235钢在60℃广州石化含硫污水和人工含硫污水中腐蚀浸泡120d后的腐蚀程度表现不同,而且不同区域(全浸区、大气区)的腐蚀程度也不相同。在广州石化含硫污水中,全浸区Q235钢浸泡腐蚀60d后,表面没有明显腐蚀坑,90d后Q235钢表面出现锈斑。在液面大气区Q235钢的腐蚀比全浸区严重,试验30d后,Q235钢表面开始出现锈斑,90d后表面出现较多锈蚀。在4个试验周期内,全浸区最大腐蚀速率为23.4μm/a,大气区最大腐蚀速率为33.5μm/a。人工含硫污水的腐蚀性大于广州石化含硫污水的腐蚀性,4个试验周期内全浸区最大腐蚀速率为129μm/a,大气区最大腐蚀速率为386μm/a,大气区腐蚀速率均大于全浸区腐蚀速率。大气区腐蚀产物主要为FeS、Fe_2O_3、Fe_3O_4和α-FeOOH,全浸区腐蚀产物主要为FeS和Fe_3O_4。(2)温度对Q235钢在两种介质中的腐蚀有明显的影响,污水介质温度升高,腐蚀电流密度变大,腐蚀速率加快。(3)在研究的实际工矿含硫污水成分含量范围内,离子浓度对Q235钢的腐蚀的影响规律表现为,S~(2-)、Cl~-浓度和(NH_4)_2SO_4溶液浓度的增加均能促进Q235钢的腐蚀。在含硫水溶液中,SO_4~(2-)离子浓度的增加也能够促进碳钢的腐蚀。(4)通过ACM电偶电极测量电偶腐蚀电流,研究两种腐蚀性溶液介质中及薄液膜下的腐蚀性,结果表明:在ACM探头上添加人工污水介质,在干燥的过程中,液膜下的腐蚀电流均大于添加含硫污水的腐蚀电流;两种污水介质在干燥过程中的腐蚀电流大于全浸过程中的腐蚀电流,研究结果表明:在相对封闭的湿热环境下大气区的腐蚀性大于全浸区的腐蚀性,该结果与腐蚀失重结果一致。(5)通过对4种防腐涂层体系进行常规性能和耐蚀性能测试,结果表明4种防腐涂层体系性能优良,环氧类玻璃防腐涂料A和B的耐碱性较差。通过浸泡腐蚀试验和采用交流阻抗谱技术分析防腐涂层耐蚀性,综合评定4种防腐涂层体系在广州石化含硫污水和人工含硫污水中的耐蚀性优劣,结果表明采用人工含硫污水作为腐蚀性介质,较好的模拟测试涂层体系的耐污水性能。在研究的4种防腐涂层体系中,酚醛环氧类玻璃鳞片防腐涂料耐蚀性最好,可以用于污水储罐的防腐,其余3种涂层体系在污水介质中均出现鼓泡,不适合用于污水储罐防腐。


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