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1、第11 章 防腐蚀设计,设计是设备制造过程的第一个环节，也是 最重要的环节。 防腐蚀设计包括: 1、耐蚀材料选择(主体设备材料、零部件材料、 覆层材料) 2、防腐蚀结构设计 3、防腐蚀工艺流程设计 4、防护方法的选择,11.1 金属材料的正确选择,11.1.1 正确选材的基本原则 选材一般步骤： （1） 查阅有关资料, 手册, 书籍, 数据库, 专家系统， 参考前人工作, 数据和经验积累； （2） 实地调查, 科学分析, 为选材提供第一手资料； （3） 必要的实验, 当现有数据资料不足, 要设计实验, 如现场挂片试验、模拟生产实验、实验室挂片、各种方法的腐蚀速率测量及各类局部腐蚀的评价。,一、
2、设备 （1）设备的用途 （2）加工要求和加工量 （3）设备在整个装置中所占的地位，以及各设备之间的相互影响 （4）是否易于检查、修理或更换 （5）计划的使用寿命,二、腐蚀环境,（1）介质的种类、浓度、温度、压力、流速、充气情况等 （2）原料和工艺水中的杂质 ； 设备局部区域(如缝隙、死角)内介质的 浓缩、杂质的富集、以及可能的局部过热或局部温度偏低； 介质条件变化的幅度等。,三、腐蚀影响,(1) 可能发生的腐蚀类型 (2) 对全面腐蚀有良好耐蚀性的材料，如不锈钢，要特别注意可能发生的局部腐蚀问题。 (3) 腐蚀破坏的后果,选材图,选材,0 10 20 30 40 5 0 60 70 80 90
3、 100 硫酸 %,温 400 度 C 350 250 200 150 100 50,Dur高硅铁 D20 Durimet 20 合金 C2 高镍钼合金 C3 高镍相铬合金,线,Dur,曲,点,沸,pb,Dur,pb C2 Dur,c2,Dur,C3,pb C2 C3 D-20 Dur,Dur,D-20,C2,C3,pb C2 C3 D-20 Dur,Fe pb D-20,C2 C3 Dur,除pb以外 其他合金,硫酸的简单选材图 (按腐蚀速度20 mpy),选材,在此区沸点下不可使用哈氏合金B及D,奈尔逊 (Nelson) 制作的 硫酸,20 40 60 80 100 103.5 Hso%,
4、温 600 度 C 500 400 300 200 100,沸点 曲线,10,1,2,3,4,5,8,9,7,6,材图按腐蚀速度不于20(mpy),选材,常见的一些选材实例,碱溶液镍和镍合金 硝酸不锈钢 浓硫酸碳钢 稀硫酸铅 氢氟酸Monel（蒙乃尔 ）合金Ni63 Cu30 Fe2.5 盐酸Hastelloy(哈氏）合金Ni59 Cr15 Mo16 W4 Fe5 未污染大气铝 还原性和非污染溶液铜 氧化性溶液含铬的合金 强氧化性溶液钛,11.2 结构设计,腐蚀控制对结构设计的一般要求 （1）设备的结构应尽可能简单，减少腐蚀电池形成的机会。 （2）从防腐蚀角度看，整体结构比分段结构好 。 （3
5、）设备的表面状态应当均匀、平滑、清洁，突出的紧固件的数目愈少愈好 。,（ 4 ）结构上应尽量避免缝隙、死角、坑洼、液体停滞、应力集中、局部过热等不均匀因素。 （5）注意材料的相容性和设备之间的相互腐蚀性影响。 （6）采用覆盖层保护的设备(如衬里设备)有要足够的强度和刚度，使用中不能变形。 （7）几何结构应方便设备清洗，维修和防腐蚀施工。,尽量集中附件、简化主体设计,不 良,良,入孔,安全阀,排出管,排出管,入孔,安全阀,表面;应简单、平滑、清洁，避免尖角和切痕。焊缝应整理 和打磨，除去凹出物，填充孔隙，突出的紧固件愈少愈好,尖角 粗糙 雪痕,圆角 平滑,不良,良,I不良（焊接缺陷）,良,良（磨
6、去凸出物,良（填充孔隙）,最好,较好,设备结构应考 虑表面清理、 防腐蚀施工、 检查和维修的 需要,H,H/3,H,H/3,不良,良,不良,良,管道,油漆刷,喷砂清理表面,防腐蚀设计的若干细则 （8）,（1）排液防止液体停滞 金属结构和设备的外形应避免积水，减少易积水的间隙，凹槽和坑洼； 贮罐和容器的内部形状应有利于液体排放； 管道系统内部要流线化，使流动顺畅； 立式热交换器的上端管束应与管板平齐，卧式热交换器最好向出口端稍倾斜，以避免残留液体； 不要使用容易吸收水分和液体介质的绝缘、隔热、包装材料。,排液,不良（聚积沉淀）,不良（液体停滞）,良（卧式容器向出口倾斜）,贮罐和容器 应有利于排液
7、,排液,立式热交换器上端管束应与管板平齐,不良（液体残苒）,良,（2）消除温度不均和浓度不均,避免局部过热： 被焊组件的厚度不要相差很大； 加热盘管最好安装在容器中心，不要紧靠器壁 ； 和高温气体接触的设备，要避免局部地区温度偏低，即避免“冷点”。,消除湿度不 均和浓度不均,热景影响区,薄壁,不 良,薄壁,良（原厚度）,不 良,良（对接焊）,避免焊接中产生局部过热,消除温度不 均和浓度不均,蛇管加热 （置于容器中心）,夹套加热 （复盖面应大）,加热方式对器壁温差的影响,消除温度不 均和浓度不均,避免高温设备对周围色构件的热影响,热管线,热构件,鞍座,不良（接处局部过热）,执管线,冷构件,冷空气
8、流通,良（减少接角面）,石棉,热管,最好,冷构件,消除温度不 均和浓度不均,不良（钢支柱散热）,良（避免形成冷凝液）,保温时避免形成“冷点“,热气体,冷凝液,隔 热 材 料,热气体,消除温度不 均和浓度不均,冷凝液引起腐蚀及设计改进,440,560,440,560,通测压管,穿孔,通测压管,穿孔（冷凝 液含Hce),通测压管,放液口,放液口,通测 压管,烯烃氧化脱氢反应器,混合气,进口,烯烃，O HCL,HO,消除温度不 均和浓度不均,转化管的结构改进,原料气入口,转化气出口,裂 纹,(b)热底式,原料气入口,转化气出口,(a)冷底式,Mo钢,HK4o,形成 冷凝液,消除浓度不均：,为了使溶液
9、中各部分的浓度和充气情况趋向均匀，在必要时应设置搅拌装置； 在向容器中加入浓液时，加入管最好安装在容器中心 ； 管壳式热交换器的气液交界面是腐蚀严重的部位，这里容易造成有害成分浓缩、温度不均匀、高速气流冲刷。如有可能，提高液面使管束完全浸没，是保护管束的有效措施。,消除温度不 均和浓度不均,浓溶液的进口管应安装在容器中心,不良,良（避免浓度不均）,稀溶液,稀溶液,浓溶液,浓溶液,局部浓 度高,浓溶液,消除温度不 均和浓度不均,通气管 或安全阀,良（液体飞溅小）,不良（液体飞溅，使 器壁积聚凝液和污垢）,加液管插入容器中心 减少飞溅,消除温度不 均和浓度不均,冷却水,折流板,增加排气管使水人部充
10、 满上部气相空间避免了 于湿交替和氯离子浓缩,常开阀,排气管,立式不锈钢水冷器的结构改进,消除温度不 均和浓度不均,合成氨气体再沸器的结构改进,气体 进口,（低温变换 气167C）,换热管： 1Cr18N97i,原结构,溶液进 口(热钾碱 溶液） 115118C,石棉绳,气体 进口,溶液 出口,改进后的结构（提高液 面，使管束完全浸没）,（3）避免(或减少)电偶腐蚀影响,用绝缘材料把异金属部件隔离 ； 降低异金属部件之间的电位差异 ； 降低电偶对结合处环境的腐蚀性，保持干燥 ； 增加异金属部件在溶液中的距离(不要靠得太近)，使腐蚀电池溶液通路的电阻增加； 用非金属涂料层把异金属部件涂复，最常用的是油漆涂料。但要注意不仅涂复阳极
