化学镀镍磷合金提高稳定塔重沸器耐蚀性能

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

王忠滨(中国石油天然气股分公司哈尔滨石化分公司,黑龙江哈尔滨　150056)

　　哈尔滨石化分公司稳定塔重沸器芯子(20号钢)常因腐蚀发生泄露,最短的一次只用了7天,一年换芯子次数达7次之多,因此而损失的费用在35万元以上。将换热器芯子进行整体一次性镍磷化学镀处理,使每根管的内外表面形成一层均匀致密的晶态镍磷合金镀层,其耐腐蚀性能得到了明显提高。

1　腐蚀原因分析　
　稳定塔重沸器管程为分馏塔二层中段回流油,操作温度310℃,压力0.6ＭＰａ,管程腐蚀不严重;壳程为稳定塔二层出来的汽油、液态烃、瓦斯少量水和空气等混合物,压力1.0ＭＰａ,温度103℃采样分析结果见表1和表2。

从稳定塔进来的汽油、液态烃等液体混合物经与重沸器管程高温油换热到150℃,轻组分迅速汽化,在壳程上部充满Ｈ2Ｓ、空气、瓦斯等气体混合物,形成重沸器管子及壳体上部的腐蚀环境[1]。水分与硫化物结合经加热后浓缩析出并沉淀到壳程下部,使重沸器低部形成浓度较高的稀硫酸腐蚀环境。宏观检查损坏的重沸器,发现管束下半圆全部出现大面积均匀腐蚀减薄,表面残留粒状铁锈物质。经Ｘ射线衍射结构分析,腐蚀产物为Ｆｅ2Ｏ3 ＦｅＳＯ4 未知物,说明硫化氢和氧是造成重沸器管束外表面腐蚀的主要原因。由于管子外表面温度较高,液体不断气化,因此在管子周围自下而上形成了硫化氢、空气、瓦斯混合物的高速气流,加剧了管束管子下部的腐蚀减薄速度。

2　镍磷镀的基本原理　
按照化学沉积的原理,在包括主盐、还原剂、络合剂、稳定剂的镀液中发生下述反应。(1)亚磷酸根与初生态[Ｈ]的产生:　　
　　　　Ｈ2ＰＯ2-→ＰＯ2- 2[Ｈ]　
　　　ＰＯ2- Ｈ2Ｏ→ＨＰＯ32- Ｈ亦即:Ｈ2ＰＯ2- Ｈ2Ｏ→ＨＰＯ32- Ｈ 2[Ｈ](2)活化与沉积:氢原子吸附于金属表面,通过其还原作用,使镍原子沉积在活化的金属表面上:Ｎｉ2 2[Ｈ]→Ｎｉ 2Ｈ (3)次磷酸盐分解,磷还原并沉积　　　
　　Ｈ2ＰＯ2- [Ｈ]→Ｈ2ＯＯＨ- Ｐ　Ｎｉ2 2Ｈ2ＰＯ2- 2Ｈ2Ｏ→2ＨＰＯ32- Ｈ2↑ 4ＨＮｉ(4)固溶非晶态合金的形成:Ｎｉ-Ｐ-Ｓ(合金元素)共同沉积形成饱和的固溶体非晶态合金。ＮｉＰＳ为多元非晶态合金。

3　镍磷镀工艺流程　
　(1)前处理包括喷砂、脱脂、酸洗活化。前处理的主要目的是为镍磷化学镀作准备,喷砂主要是针对用过的换热器管除掉内外表面的附着物、腐蚀产物、垢物等,通过喷砂使之具有平滑干净的表面;脱脂主要是用化学的办法清除内外表面油污;酸洗活化主要是使管内外表面具有一定的活性,为镍磷化学镀做好准备。(2)镍磷化学镀在一定浓度、一定温度的处理液中恒温一定时间(一般为3小时),使换热器芯子内外壁形成一层30～35μｍ厚的镍磷合金镀层,镀层的硬度可达ＨＶ450～550,这样即可提高换热器管的耐蚀性能,又可提高防冲刷性能,可大大提高换热器管束的使用寿命。(3)后处理采用重铬酸盐对镀层进行封闭或钝化处理,可使其耐蚀性能进一步提高。

4　镀层的质量检测　　
为了检测换热器管镀层的性能,在处理换热器管束的同时将标准试片放入镀液中,用标准试片进行性能测试。
4.1　光洁度
与标准光洁度试片比较,一般处理后的光洁度不低于原来表面光洁度。
4.2　厚度
按沉积速度控制表面镀层的厚度,也可通过标准试片进行厚度测量。
4.3　硬度
在标准试片上用显微硬度计测量表面的硬度值。
4.4　表面缺陷
用10倍放大镜或肉眼观察表面是否有微裂纹皱折、鼓泡等表面缺陷。
4.5　针孔的检测
(1)浸渍检验法取ＮａＣｌ15ｇ,白明胶20ｇ,加蒸馏水至1Ｌ,把试样放入此溶液中,在25～30℃条件下静放5分钟,取出把试样用滤纸吸干,干燥后观察,有针孔处可显示斑点(试样的基体为钢铁材料)。(2)显微镜检测将浓度为8%的ＮａＣｌ水溶液均匀地涂在试件表面上,在空气中静止20分钟,而后用显微镜观测,有孔隙处出现斑点。(3)孔隙测试仪测试用ＤＺＹ-1型孔隙测试仪直接检测。
4.6　耐蚀性检测
(1)盐雾试验将试样置于盐雾箱中,定时喷洒ＮａＣｌ溶液(ｐＨ值、温度固定),试验完毕取出镀样用肉眼观察斑点的数目。(2)曝晒法把试样放置在户外经风吹、日晒、雨淋(6个月以上),而后检验表面是否有变化。
5　结论　
　采用镍磷镀技术在换热器管束内外表面形成一层均匀、致密、与基体结合力强的非晶态保护层,提高了稳定塔重沸器芯子的抗腐蚀性能。涂镀后的重沸器使用4年未发生腐蚀泄漏,取得了明显的经济效益,为换热器芯子的防护开拓了一条新路。

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