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REAC出口管道腐蚀产物保护膜及冲蚀临界特性研究

曹海彬

   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NH_4HS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NH_4HS浓度对保护膜的冲蚀性能有非常重要的影响:静态下,当NH_4HS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NH_4HS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,NH_4HS浓度介于4 wt%~8 wt%之间,随NH_4HS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:NH_4HS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 rpm~100 rpm之间,NH_4HS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 rpm~200 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NH_4HS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、NH_4HS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。……   
[关键词]: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
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江理工大学2010年