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工业清洗剂的适用性及材质损伤

2018-11-20 10:35
  现代化工与能源等工业设备及部件采用了多种结构材料,除普通使用碳钢外,还大量使用不锈钢及部分使用钛、 铜、 铝等材料。工业清洗剂品牌水系工业清洗剂、简单的说就是可溶于水,可加水稀释使用的工业清洗剂。水系工业清洗剂主要是以表面活性剂为主增加其它各种化学药剂等复配而成的;水系工业清洗剂现已广泛用于工业清洗中塑胶、光学玻璃镜片、金属制品等各种材料清洗表面各种油污、污渍、油脂等。
  

 
  工业清洗剂常用表面活性剂:阳离子表面活性剂/阴离子表面活性剂/两性表面活性剂/非离子表面活性剂,一般低泡沫清洗剂常用非离子表面活性剂。金属清洗剂在机加工和机械设备、汽车等的维护与修理时,大多采用柴油、煤油或汽油作清洗液来清洗零件。这不仅浪费能源,且存在着潜在的不安全因素,稍有不慎,则可能酿成火灾。近年来,一种新型的金属清洗剂逐渐得到了广泛的应用,它能够很好地替代柴油、煤油和汽油来清洗零件,而且价格便宜,使用安全,很适合于机械化清洗作业。它可以为金属洗涤,而不会有锈斑,这就是所谓的金属清洗剂 。
  
  为节能降耗、 去锈除垢, 需要化学清洗,另外因工艺需要,也要化学清洗。这样不可避免会遇到正确选用清洗剂问题, 清洗剂与设备材质合理匹配至关重要,化学清洗虽可采用缓蚀剂,减轻与控制金属与合金的一般腐蚀问题, 但如不遵循科学规律,随便滥用清洗剂与助剂,有可能对某些材料造成应力腐蚀破裂、氢脆及其它类型局部腐蚀。设备化学清洗引起损伤事例:
  
  1.空冷器铝翅片酸洗腐蚀
  
  某石化工厂芳烃联合装置有较多空冷器, 碳钢管内走烃, 管外铝翅片通过风机鼓风散热。 经长久运行,铝翅片上沉积尘垢油腻, 影响冷却效果, 需喷淋清洗,曾采用5%HCl+Lan 826+ 表面活性剂或5% HNO3+Lan826 +表面活性剂, 虽基本能去除表面尘垢油污, 但铝翅片并不光亮,为此在上述清洗剂中再加少量HF。 经喷淋, 虽然铝翅片表面 “焕然一新”, 但仔细观察铝翅片已严重腐蚀,有的甚至薄如纸片。
  
  2.钛铜复水器化学清洗与腐蚀
  
  某石化厂乙烯装置采用海水冷却的复水器, 原用黄铜管束, 后因腐蚀泄漏改用钛管束, 壳体为原碳钢,两侧水室或封头仍用原黄铜复层。管程走海水,壳程走蒸汽,经一阶段运行,壳程沉积含硅的氧化铁垢需要清洗,某公司采用10%HNO 3+0.5%HF+固体缓蚀剂。缓蚀剂只能避免钢壳体的腐蚀, 而不能减缓HF对钛管的腐蚀, 可将酸洗时间控制<1 h, 但多次酸洗钛管仍会减薄。管程走海水基本无垢,但厂方要求再对管程清洗, 用清洗过壳程的酸液对钛管本来没有必要钝化, 但施工人员自作主张用亚硝酸钠钝化,这样不仅药品浪费,而且因加氨的亚硝酸钠对水室内壁复合的铜会造成侵蚀,还有可能诱发SCC。经及时制止,排除钝化液,再用清水反复冲洗,才避免事故。
  
  3.铜冷却器化学清洗及腐蚀
  
  某石化厂空调系统由铜冷却器与碳钢管道等组成,因结垢(属于化学遗留物)冷却效果差,用4%柠檬酸铵,85~90 ℃清洗,发生铜管穿孔泄漏,后经焊补恢复使用。一年后因结垢,再次停车清洗,为了安全(safe),采用10%氨基磺酸+Lan 826, 并用该厂副产50 ℃热水配酸洗液, 为彻底清除厚垢, 清洗时间延续了8 h, 结果发生铜管泄漏,分析原因可能是清洗时间过长,原有泄漏处铜焊有缺陷,除垢暴露造成泄漏。也可能是酸洗温度超过60 ℃,氨基磺酸分解生成酸性硫铵,而引起腐蚀。
  
  4.电厂锅炉过热器酸洗与开裂
  
  某电厂锅炉过热器蛇管部分由18-8不锈钢制造,大部分由CrMo钢制造,采用3%柠檬酸+0.2%若丁缓蚀剂清洗,70~100 ℃,浸泡24 h,试车时发生不锈钢管开裂, 经金相与电镜分析, 是由于Cl-引起的SCC。国产若丁组成中含有50%NaCl,这是引起SCC的根本原因。
  
  5.加氢裂化换热器酸化与开裂
  
  某石化厂加氢裂化有两台18-8不锈钢制造的高压换热器,因沉积油焦碳垢需清洗,根据某单位清洗碳钢换热器焦碳垢经验,采用95%浓硫酸(w为98%)+5%浓硝酸(w为98%)进行清洗,历年来经3次清洗,前两次清洗正常,开车无异常现象,但第3次酸洗时经20 min因反应剧烈停止酸洗, 用碱中和, 再用纯水大量冲洗。 但开车不久, 一台换热器排污管口断裂, 引起燃烧。对两台换热器抽芯巡查,通过金相、电镜与能谱分析证明为由Cl-、S-诱发引起的SCC,破裂原因是由于经多次浓H2SO4+浓HNO3清洗,换热器底部死角未能冲洗彻底,从而造成H2SO4+Cl-在垢层中浓缩而引起SCC,也可能由含Cl-的连多硫酸诱发的SCC。
  
  6.PTA不锈钢/钛加氢反应器碱洗与开裂
  
  某石化厂PTA装置加氢反应器由美国引进材质为三层复合(碳钢+304L+钛), 但钛复层未采用焊接结构,而使不锈钢焊缝暴露于工艺介质(起决定作用的物质)中。该反应器介质为PTA+H2+H2O,温度275 ℃,压力6.8~7.3 MPa,为提高Pd/C催化剂活性,需不定期进行不停车碱洗,采用5%NaOH(后改为1%NaOH),温度275 ℃,时间1 h。 经5年运行后开罐检视发现不锈钢焊缝共11处开裂19条裂纹, 经补焊次年大修又发现多条裂纹。 经分析属于穿晶和沿晶混合型的SCC,很可能是由于高温(high temperature)碱洗造成的SCC。
  
  7.PTA不锈钢设备系统碱洗与开裂
  
  另一石化厂PTA装置加氢反应器由日本引进,采用钢+304L+钛三层复合,投运18年更换。近年由美国引进采用钢+304L两层复合,由于扩能,Pd/C催化剂性能受到影响,需定期用碱洗提高其活性,增加使用寿命。由于碱洗是在不停车状态下进行,与正常生产(Produce)的压力(7.2 MPa)温度(282 ℃)相同, 并不是仅对加氢反应器一台设备, 而串连了其余17台设备进行系统碱洗。这些设备除几台钛制外, 大多为304L制造的结晶器、离心机、母液槽等。碱洗采用1.5%NaOH。虽然加氢反应器尚未发现碱脆,但存在隐患。问题是其后面的不锈钢设备陆续发现了SCC,如离心机筒体挡板发生龟裂脆断,金相与能谱分析证实为Cl-引起的穿晶SCC。母液槽在汽液界面上出现SCC网状裂纹,为此被迫更换。几台结晶器的不锈钢搅拌浆叶也发现了SCC。分析碱洗采用的NaOH含有的NaCl为0.04%。虽然碱洗液中含少量Cl-,可能有减缓碱脆的作用。但碱洗后,虽经纯水冲洗,总难免残留少量的Cl-,在投运后设备内壁沉积PTA浆料垢,在垢下Cl-浓缩造成了不锈钢氯脆。
  
  8.钛冷却器管子氢氟酸酸洗腐蚀
  
  某石化机修厂为重制一台钛冷却器, 将原设备拆卸下来的结垢钛管酸洗利用,但因采用HNO 3+HF 溶液清洗,HF含量超过5%,而使3000余根钛管中最先清洗的300余根钛管不同程度发生了全面腐蚀与浮雕状腐蚀。
  
  9.搪瓷设备钢夹套酸洗氢鼓泡
  
  某厂搪瓷夹套设备对夹套内水垢用盐酸清洗发生了瓷面龟裂,爆瓷破坏。主要系酸洗缓蚀剂缓蚀效率低与抑制渗氢能力不高, 致使酸洗产生的氢原子向钢内部渗透,在搪瓷与钢基体之间复合成氢分子,形成很高内压,而使搪瓷爆瓷。