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尿素設(shè)備的主要腐蝕介質(zhì)

2021-01-22 13:14:01 作者：小南點來源：工業(yè)小南點分享至：

尿素設(shè)備的主要腐蝕介質(zhì)

尿素生產(chǎn)的原料二氧化碳、氨及工藝過程中的介質(zhì)（尿液、氨水、碳酸氫銨溶液、水及蒸汽）腐蝕性都比較弱，對金屬材料的腐蝕作用并不需要特別的材料和處理。而生產(chǎn)過程中的中間產(chǎn)物尿素甲銨溶液在高溫高壓情況下，腐蝕性很強。在不加氧的情況下，不銹鋼并不耐甲銨溶液的腐蝕。由于尿素甲銨溶液只有在高溫高壓條件下才能生成，所以不可避免地存在高壓設(shè)備遭受尿素甲銨溶液的腐蝕作用。這種強腐蝕性作用，碳鋼和低合金鋼即使在加氧的條件下也是無法抵抗的。從研究和分析結(jié)果來看，尿素甲銨溶液的腐蝕機理有以下幾種解釋

PART-1

氨基甲酸根的腐蝕：

實際生產(chǎn)中，氨基甲酸銨在水中離解出氨基甲酸根（COONH2-）呈還原性，能阻止鈍化金屬表面氧化膜的生成，使金屬產(chǎn)生活化腐蝕。介質(zhì)的腐蝕性隨著甲銨含量的提高而增大。

（但氨基甲酸銨是鹽類，其水溶液在溫度和壓力較低的情況下腐蝕性并不大，為何在高溫高壓條件下卻有如此強烈的腐蝕性呢？）

PART-2

氰氧酸根的腐蝕：

尿素甲銨液的腐蝕性強是由于在高溫高壓條件下尿素會產(chǎn)生同素異構(gòu)物氰氧酸根，例如在100℃時有5％的尿素轉(zhuǎn)化為氰氧酸銨：

（NH2）2CO→NH4 CNO

在有水存在時，氰氧酸銨可離解產(chǎn)生氰氧酸根：

NH4 CNO→NH4+ + CNO-

氰氧酸根具有強烈的還原性，使鈍化型金屬在其中不易形成鈍化膜，從而使金屬產(chǎn)生活化腐蝕。

（分析檢測出尿素溶液中有少量氰氧酸成分，但成品尿素中沒有氰氧酸銨，說明氰氧酸的量小，難以造成尿素設(shè)備大面積腐蝕，說明還有其他腐蝕因素。）

PART-3

氨絡(luò)合作用引起的腐蝕：

Van der Horst等人研究了316L不銹鋼在尿素合成塔氣相介質(zhì)中的腐蝕，結(jié)合鉻、鎳和316L不銹鋼在尿素合成液相介質(zhì)中的陽極極化曲線證明：不銹鋼表面的氧化物被氨絡(luò)合并溶解到氨液中，同時被水離解金屬表面，這樣形成絡(luò)合、溶解、離解的循環(huán)過程，造成了金屬的腐蝕。在不銹鋼被氨絡(luò)合和溶解過程中，表面氧化膜的溶解次序為：氧化鎳一氧化鉻一氧化鐵一氧化鉬（氧化鉬則完全不絡(luò)合）。

PART-4

形成羥基物：

不銹鋼在尿素甲銨溶液中的腐蝕和金屬與介質(zhì)發(fā)生了羥基化反應(yīng)有關(guān)，生成金屬羥基物Mem（CO）n。鎳和不銹鋼中的鎳容易生成Ni（CO）4，所以鎳最不耐蝕。

PART-5

HCO3-的作用：

根據(jù)NH4+濃度和HCO3-濃度對316L鋼陰極電流密度影響試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)陰極電流只隨HCO3-濃度的增加而增加，認為316L不銹鋼在尿素合成介質(zhì)中的腐蝕陰極反應(yīng)為：

NH4++ HCO3- →NH3+H2CO3

H2CO3+e → H+ HCO3-

對于尿素裝置，CO2的腐蝕也經(jīng)常發(fā)生。例如國內(nèi)某大型化肥廠的高壓CO2水冷器（U形管換熱器）第一臺管材為304L不銹鋼，壁厚3mm，投產(chǎn)后一個半月因發(fā)生嚴重的點蝕造成泄漏。第二臺管束材料換成2RE69不銹鋼，使用40天又因泄漏太多而報廢。

一般來說，氨水和尿液對普通碳鋼的腐蝕性是比較強，但尿素生產(chǎn)過程中，與它們接觸的設(shè)備基本都是不銹鋼或非金屬材料，所以氨水和尿液對設(shè)備腐蝕所帶來的故障并不多見。

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