乙二醇污水对碳钢的腐蚀性研究

2013年第30卷第5期石油化工腐蚀与防护 CORROSION& PROTECITON IN PETROCHEMICAL INDUSTRY研乙二醇污水对碳钢的腐蚀性研究曾玉红,刘献玲,张建成,吴平2,童海定2(1.中石化洛阳工程有限公司,河南洛阳4710032.中国石化上海石油化工股份有限公司,上海金山201508)摘要:生物流化床反应器是一种高效好氧水处理设备,用于乙二醇污水处理时效果良好。但在试验过程中,发现碳钢材质的反应器腐蚀严重。根据碳钢挂片在不同条件下的腐蚀速率,研究腐蚀发展程度和表面形貌图像特征的关系。重点通过不同条件下乙二醇污水对碳钢、不锈钢挂片的腐蚀速率对比,探讨其腐蚀机理,说明生物流化床处理乙二醇污水设备中腐蚀以点腐蚀为主的特征。结果表明,处理乙二醇污水生物流化床反应器选用碳钢材质腐蚀较严重,且表面形成较深的腐蚀坑,设备需要做防腐蚀处理或选用其它耐腐蚀材质。不锈钢材质在处理乙二醇污水生物流化床反应器中具有较妤的抗腐蚀能力。关键词:乙二醇污水腐蚀速率碳钢点腐蚀中图分类号:TG1744文献标识码:A文章编号:1007-015X(2013)05-0015-03乙二醇污水中的主要污染物是乙二醇、二号碳钢材质,每次挂入4片,分别挂在预处理池水乙二醇、微量乙醛及碱等污染物,且生物耗氧量中及生物流化床池水中。按标准操作方法,挂片挂(BOD)与化学耗氧量(COD)的比值为0.4-人前经过脱脂、除油处理,挂片不经过预膜。测试0.6,生化性较好,适合采用好氧生化法进行处过程中预处理池中的挂片浸没在水中,流化床挂片理,但好氧生化处理过程中乙二醇、二乙二醇片浸没水中,另一片在水面上,分别测试液相及乙醛等可能被氧化成酸性物质,再加上一定浓气相部分腐蚀速率。测试结束后将挂片取出,通过度的溶解氧,对碳钢设备腐蚀严重。生物流化酸洗、除锈、干燥称重后,计算腐蚀速率。床处理乙二醇污水设备的材质为碳钢,床内介不锈钢挂片(0Cr18N9T)处理方式与碳钢相质是乙二醇污水、聚乙烯填料及生物膜和空气,同,挂入日期为2012年6月7日,共挂入3片溶解氧一般在3~5mg/L,温度为15~35℃,在片挂入预处理池,另外2片挂在生物流化床池中。10个月试验运行过程中,腐蚀严重,影响整个设2012年6月28日挂片取出,经硝酸溶液处理后,备的安全运行和使用受命。干燥称重,计算腐蚀速率。目前,乙二醇污水对碳钢腐蚀的研究较少。本文通过分析相同环境下不同材质的腐蚀程度及2结果与讨论其相同时间下不同腐蚀环境的碳钢试片形貌特2.1碳钢挂片的腐蚀速率征,探讨腐蚀发展程度,以期为生物流化床工业化中国石化集团对碳钢在循环水中腐蚀速度监设备选材提供参考。测要求是:化工和化纤系统≤0.075mm/a,炼油系统≤0.通过表1和表2对比可知腐蚀监测方法及过程预处池中的挂片腐蚀速率平均为0.054mm/a,两腐蚀监测采用中国石油化工总公司生产部次测试虽有一定波动,但腐蚀速率可达到炼油系《冷却水分析和试验方法》—现场腐蚀挂片测统腐蚀控制要求。生物流化床中挂片平均腐蚀率试法挂片状态模拟设备状态,通过挂片的失重监为0.68mm/a,挂片腐蚀较严重,表面有明显的腐测相关材质在系统中的腐蚀速率。挂片于2012年2月14日第一次挂入,2012年收稿日期:2013-04-07;修改稿收到日期:2013-05-27。3月14日取出;2012年3月14日第二次挂入,2012作者简介:曹玉红(H中国煤化工直从事环保年4月17日取出。这两次挂入的挂片均选用20研究。联系电话:3CNMHGn.cn石油化工腐蚀与防护2013年第30卷蚀坑,也就是点腐蚀形式,说明生物流化床水质或率基本相同,测试过程中由于气泡存在使气液两生物体会对碳钢产生较强的腐蚀作用。流化床中相分界并不明显,这可能是气液两相腐蚀速率相气相部分挂片与液相部分挂片腐蚀形态及腐蚀速同的原因。表1第一次20号碳钢挂片腐蚀速率Table 1 Corrosion rate of the first 20" carbon steel coupons试片编号/位置2735/预处理池2736/预处理池2737/流化床(气相)2738/流化床(液相)试验周期/h696.0696.0696.0696.0试前质量/g8.575519.900519.950120.0462试后质量/g18.411319.725572528.7465腐蚀速度/(m·a-1)0.0940.1000.7010.743表2第二次20号碳钢挂片腐蚀速率Table 2 Corrosion rate of the second 20" carbon steel coupon试片编号2642挂片位置预处理池预处理池流化床(气相)流化床(液相)试验周期/h816.0816816.0816.0式前质量/g19.96330.116920.11810.1202试后质量/g19.940920.094118.796018.7962腐蚀速度/(mm·a-1)0.0110.0110.6450.646生物流化床中挂片平均腐蚀率比预处理池中2.3生物流化床腐蚀现场照片的挂片腐蚀速率高十几倍,两者所处的环境基本试验从2011年10月至2012年7月运行,生相同。分析原因有两点,其一是生物流化床中溶物流化床导流筒和外筒均发生严重腐蚀,见图1解氧浓度高,其二是生物流化床中细菌数量多。和图2。可以看出,导流筒腐蚀比较严重,有很多两者共同作用导致腐蚀速率相差较大。表明污水腐蚀坑,甚至有的地方发生穿孔。可以看出,导流中溶解氧浓度增高,细菌数量增多加速污水对碳筒腐蚀更为严重,流化床筒内腐蚀较均匀。这钢的腐蚀。差别的原因可能在于导流洞内生物膜粘在内壁,2.2不锈钢挂片的腐蚀速率及图象特征细菌加速了点腐蚀,再加上大的溶解氧,最终出现由表3可以看出,不锈钢挂片在试验后表面穿孔现象。光亮,无明显腐蚀,通过失重监测其腐蚀速率均符合中石化循环水不锈钢挂片腐蚀率小于0.005mm/a的要求。不锈钢在预处理池及生物流化床池中有较好的耐腐蚀性能。表3304不锈钢挂片腐蚀速率Table 3 Corrosion rate of 304 stainless steel coupons试片编号(预处理池)(流化床气相)(流化末液相)试验周期/h480试前质量/22.756122.643519.2930试后质量/g2.756119.2924中国煤化工腐蚀速度/(mm·a-1)00.00010.0005CNMHGube16第5期乙二醇污水对碳钢的腐蚀性研究HOOCRCOOH +Fe-+FeR(Co0)2+co2+H,(3)另外,细菌也是导致微生物腐蚀的重要微生物类群。由于细菌的吸附是以菌落形式出现,菌落下有机酸的富集,以及腐蚀产物的存在进一步促使细菌吸附,进而形成局部腐蚀电池,促进碳钢表面点蚀形成和发展。这也解释了为什么微生物腐蚀以点蚀形式为主2。结论(1)监测显示目前状态下预处理池中水质及水流状态对碳钢腐蚀较轻,在不加药剂条件下腐蚀基本可达到循环水相关控制要求。图2生物流化床腐蚀形貌(2)处理乙二醇污水生物流化床反应器选用Fig 2 Corrosion case of Bio-fluidized Bed碳钢材质腐蚀较严重,且表面形成较深的腐蚀坑,设备需要做防腐蚀处理或选用其它耐腐蚀材质。腐蚀机理(3)不锈钢材质在处理乙二醇污水生物流化(1)溶解氧起着阴极去极化剂的作用,对碳床反应器中具有较好的抗腐蚀能力。钢设备造成腐蚀:(2)氧的存在将使乙二醇、二乙二醇、乙醛氧参考文献化成有机酸,降解的产物破坏碳钢表面存在的FeS和FeCO3膜加剧设备的腐蚀,有机酸反应生1 Brenda Little, Patricia Wagner. Myths related to成各种稳定性的盐类,其腐蚀机理为biologically influenced corrosion [J]. Mater Perfom36(6):4044.OHCH2RCH2OH+202→→ HOOCRCOOH+H2O[2]刘宏芳,许立铭,郑家.生物膜与碳钢腐蚀的关系[.中HOOCRCOOH Fes-+FeR( CoO)2+H,s国腐蚀与防护学报,200,20(1):4145.HOOCRCOOH +FeCO, -FeR(COO)2+CO2+HO(编辑王菁辉)Study on corrosion behavior of ethylene glycol waste water on carbon steelCao Yuhong, Liu Xianling, Zhang Jiancheng, Wu Ping, Tong Haiding(1. SINOPEC Luoyang Petrochemical Engineering Corporation, Luoyang, Henan 4710032. SINOPEC Shanghai Petrochemical Co, Ltd., Shanghai 201508)Abstract: Biofluidized-bed reactor is a high-efficiency aerobic wastewater treatment equipment, whose treatment effect is verygood for ethylene glycol wastewater. Whereas serious corrosion was found in the carbon steel reactor in the process of experimentOn the basis of corrosion rates of carbon steel coupon under different conditions, the relationship between corrosion developmentlevel and morphology of corroded surface is investigated. The corrosion mechanisms are investigated through the comparison ofcorrosion rates of carbon steel and stainless steel coupons under the different conditions of glycol wastewater, which shows that theequipment corrosion of bio-fluidized bed equipment which treats ethylene glycol wastewater is mainly pitting corrosion. Theresults indicate that the corrosion of biofluidized-bed reactor of carbon steel is serious and corrosion pit is deep. Corrosionprotection or selection of corrosion-resistant materials is needed for the equipment. Stainless steel has a good anti-corrosionperformance in ethylene glycol wastewater treatment in biofluidized -bed reactorKeywords: ethylene glycol waste water, corrosion rate, carbon steel, pitting corrosion中国煤化工CNMHG