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REAC系统水相介质中碳钢的腐蚀行为研究

杨洋

  加氢裂化技术是石油炼制过程重质油轻质化的核心技术。其中,反应流出物空冷器(REAC)及相连管道的普遍性失效问题,已成为制约加氢裂化装置安全运行的关键因素。REAC出口管道系统腐蚀性介质主要成份是NH_3和HS-,pH值为8.5 ~ 10。本文研究了20#碳钢在REAC系统水相介质中的腐蚀速率以及腐蚀行为,并研究了碳钢在含硫水溶液中腐蚀行为的影响因素,分析了腐蚀产物的微观表面形貌、物相组成以及腐蚀过程等。 采用稳态极化曲线和电化学阻抗谱研究了碳钢在硫化钠水溶液中腐蚀行为的影响因素。结果表明,随着硫化钠质量分数的增大,腐蚀速率先增大后降低,硫化钠质量分数为2%时腐蚀速率最大;当硫化钠质量分数大于1%时,经历阳极极化碳钢电极表面可以生成钝化膜,阻碍碳钢的进一步阳极溶解。随着氨水和SO4 2?浓度的增加,碳钢在硫化钠水溶液中的腐蚀行为特征基本没影响;但氨水的添加,明显加速了碳钢在硫化钠水溶液中的腐蚀。Cl~-浓度较低时,可缓减碳钢在硫化钠水溶液中的腐蚀速率,当其浓度超过一定值后,可加剧碳钢在含硫水溶液中的腐蚀;同时,Cl~-会减弱碳钢电极表面在含硫水溶液中的钝化能力。钝化区电位100mV和200mV下的EIS复平面图可观察到阻挡层扩散阻抗,表明碳钢在硫化钠水溶液中,碳钢电极表面会生成一定 厚度的腐蚀产物膜。采用失重法、稳态极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了碳钢在REAC系统水相介质的腐蚀速率以及腐蚀行为。结果表明,随着浸泡时间的延长,腐蚀速率先减小后增大,50小时左右达到点蚀临界点;随着温度的升高,腐蚀速率增大。碳钢在REAC系统水相介质中经历阳极极化时会发生活性溶解,活化-钝化,钝化和过钝化过程;碳钢在REAC系统水相介质中生成的钝化膜存在破裂和再生长过程。碳钢在REAC系统水相介质中经历阴极极化时,在-900 ~ -1100 mV范围内,极化曲线出现电流密度平台。不同极化电极电位下的电化学阻抗行为不同,EIS图谱观察到的由第一象限向第二象限转移且具有负电阻的容抗弧,标志着钝化的本质。 采用恒电位电解、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)研究了碳钢在REAC系统水相介质中钝化电位下的腐蚀产物形貌、元素组成以及物相成分组成。结果表明,在钝化电位下进行恒电位电解半小时后,碳钢电极表面会生成一层黑色腐蚀产物;在电解过程中都出现了腐蚀膜的破裂和再生过程;SEM观察到腐蚀产物中存在少量不导电的物质,腐蚀产物颗粒大小不一、大部分团聚在一起。EDS检测到腐蚀产物主要含S、Fe、O等元素; XRD检测到腐蚀产物主要为单质S和硫铁化合物(FexSy)和Fe2O3。Fe2O3的生成主要是由硫铁化合物在空气中自燃生成的。……   
[关键词]:碳钢;含硫水溶液;REAC系统水相介质;腐蚀行为;电化学技术
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江工业大学2011年