钛材的应用与失效分析.doc

钛材的应用与失效分析 钛材的应用与失效分析　 结合环氧丙烷装置介质强腐蚀性的特点，述钛材的重要特性一耐蚀性以及在应用中要注意的问题，介绍了环丙装置钛　论设备的实际使用状况，析了失效的原因及采取的措施。分成腐蚀性很强的盐酸和强氧化性的次氯酸。反应　 １概　述　　 钛材作为当今已取得良好经济效果而得到广　 泛应用的一种新型工程材料，仅具有很高的比　不 过程为：气先与水反应，成盐酸和次氯酸；氯生次　 氯酸与丙烯反应，生成氯丙醇。整个反应主要在　 氯醇塔中进行。一般情况下反应温度控制在６０～ ６℃，时会达７℃，酸浓度一般控制在　５有５盐 强度，更具有特殊的抗腐蚀性能、良好的力学性能　 和综合工艺性能。聚氨酯事业部采用氯醇法生产　 工艺的环丙装置的氯醇化反应系统，因含有强腐　 蚀性的介质，输送氯醇液的离心泵、物料化学反应　 １４％～１６％，丙醇浓度在３８～４２　．７．２氯．％．％。 生成的氯丙醇溶液由钛泵经钛管传送至氯醇进料　 预热器的管程（壳程走８℃的工艺水）加热后与　５， 石灰溶液反应，到环氧丙烷产品。得　 的氯醇塔、传递的预热器和连接设备间氯醇液　热 在这种工艺条件下生产，钢、、锈钢等　碳铝不 金属都无法避免湿氯和氯丙醇溶液的腐蚀，钛　而 材是很理想的抗腐蚀金属材料。　 需要说明的是，在干氯气中会发生剧烈的　钛 传输的管道，先后更新使用上了钛材，都并取得了　 很大成功。本文对钛材性能特别是它的耐腐蚀　 性，材在环丙装置上的应用所发现的问题及处　钛 理作一介绍。　 反应生成四氯化钛，为放热反应，使反应温度　且促 不断升高，反应速度不断加快。当温度达到钛的　 ２钛材的性能　 钛材的最大优点是耐蚀性能好，的耐蚀性　它 远远超过不锈钢。　 熔点时，引起钛的燃烧着火，至爆炸危险；可甚钛　 在常温下氯中水分低于０３，有燃烧的可能，．％就　 因此，在干氯气中不能使用。故环丙装置开车　钛 必须先进行水运转，进行气运转，后进料，再最避　 免干氯与钛设备在无水状态下的直接接触。当氯　 钛在自然条件下或含氧环境中，表面会形　其 成一层致密的氧化膜，膜能抵抗多种化学介质　该 中含水小于１０／ｇ干氯气对钢的腐蚀性很　５ｍｇｋ， 小，年腐蚀率仅为００ｍｍ，．４因而干氯气（液氯　含 和气氯）中采用２＃０碳钢材料。　 虽然钛材价格较高，大约为四氟管的２．　～２５ 倍，为不锈钢的４约～５倍，造费用也较高。但　制 由于它比重轻，按单位体积计算价格与四氟管　若 相当，为３６的２～３倍；强度高，蚀性　约１Ｌ其耐 的腐蚀。　 钛材的强度高而比重低，钛的比强度大，故为　 不锈钢的１５倍。．　 工业纯钛和大多数钛合金具有良好的锻造、　 铸造、接、焊切削加工和压力加工等工艺性能。　 由于钛有良好的性能，别是它具有优异的　特 耐腐蚀性，因而在航空、油、工、金、石化冶医疗卫　 生等行业得到了广泛的应用。　 好，采用腐蚀裕度较小的设计，可钛材壁厚又可减　 少。此外，设备寿命大大提高，钛不需要每年检修　 和日常维护，少因设备腐蚀失效而停工造成的　减 ３钛材在环丙装置上的应用　 收稿日期：０３—０２０６—２　７ 原料是液氯和丙烯，因而在氯醇化反应系统中，生　 环丙装的产艺用醇，要毕拿篥氧烷置生工采氯法主业耄　 在设备科从事压力容器科研工作　 呈　 未　 维普资讯 第１第６期　８卷 沈文明．材的应用与失效分析　钛 ３　３ 生产损失，保装置的长期安稳运行。几年使用　确 Ｅ０Ａ／Ｃ氯醇进料预热器密封面腐蚀泄　２２Ｂ／ 下来证明是经济合算的。　 漏的原因，由典型的缝隙腐蚀造成。是　 当时安装用聚四氟乙烯垫，上面又缠绕了一层　 在环丙装置上使用的钛设备主要有氯醇塔、　 三台氯醇进料预热器及氯丙醇泵。　 软四氟，而垫片又过宽，碰在管板凸面上。同时　都 发现，板泄漏较严重的密封面垫片上的压痕深浅　管 明显不同，明连接法兰时紧固螺栓用力不均，说造　 成密封垫片上受力大小不同。垫片与管板之间的　 ４钛材应用中的问题及失效分析　 （）９９年８月，聚氨酯事业部Ｒ１１氯　１１９在０Ａ 醇塔（，０ｍｍ　　９３ｍｍ　　０￣６０１Ｘ１７５Ｘ１ｍｍ，料ＴＡ　材２， １９９８年投用）部气液分离器的Ｄ０上Ｎ８０接管管　 壁上（焊缝平行、焊缝２ｍｍ处）现一长　与距０发 狭缝间隙的几何尺寸处在产生较大腐蚀速度的敏　 感区域，部分物料渗入并维持静滞状态，钛的　一与 钝化膜发生化学反应，使钝化膜破裂。在缝隙中，　 由于氧化膜被破坏，渗入的液体又阻碍氧（氧化　或 剂）入，样由于缝内外氧浓差造成宏观电池　进这 — — ４ｍｍ的穿透性裂纹，０该部位有一明显的压痕，对　 整条焊缝着色检查，未见其它问题。分析认为，该　 接管在弯卷成型时可能受到重物击打损伤，因钛　 材的缺口敏感性很高而裂开，经打磨、接、后焊检　 测，用至今仍完好。使　 （）