井矿盐开采及输卤过程中管材腐蚀失效风险研究

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随着井矿盐行业的迅速发展,卤水资源的需求量也越来越大。在井矿盐开采过程中,管材的腐蚀安全问题是一项重大的技术挑战,管道一旦发生腐蚀穿孔导致卤水泄露将会造成巨大经济损失和严重环境污染问题。想要保证管道工程的安全生产及平稳运行,就一定要对输卤管道材料进行优化设计和选用。多年来,盐化工行业一直在积极研究开发和应用防腐蚀新材料和设备,创造长期安全生产条件。本文选用性价比日益升高的三种不锈钢材料作为井矿盐开采及输卤管道常用材料碳钢的替代材料,设计不同实验方案,研究碳钢和三种不锈钢材料在高浓度氯化钠溶液中的腐蚀失效行为规律。主要研究内容和所得结论如下:(1)根据井矿盐开采与输卤过程中氯化钠含量的不同,实验使用氯化钠制备卤水模拟液,以15%浓度为中间梯度,在70℃温度下,使用腐蚀挂片对碳钢、304、316L、2205双相钢进行静态腐蚀实验,实验表明四种材料的腐蚀速率大小为2205双相钢<316L不锈钢<304不锈钢<碳钢,其中碳钢材料的腐蚀速率是2205双相钢材料的将近20倍。(2)在15%浓度卤水模拟溶液中,利用腐蚀挂片对碳钢、304、316L、2205双相钢进行不同温度下的静态腐蚀实验,以70℃为中间温度,设置常温环境下对照组,研究不同温度对金属材料的腐蚀行为影响。实验表明温度越高的环境碳钢腐蚀越严重,而不锈钢材料受温度影响小于碳钢材料,同时2205双相钢表现出远高于其他材料的耐点腐蚀性能。(3)根据管道中卤水流速范围,在实验室利用搅拌器模拟卤水流动环境,在15%浓度卤水模拟液中,利用腐蚀挂片对碳钢、304、316L、2205双相钢进行室温下的动态腐蚀实验。结果表明在溶液流动状态下碳钢的耐冲刷腐蚀能力远远低于2205双相钢材料。(4)结合化工长输管道工程常用安全评估方法,介绍了适合井矿盐开采及输卤管道的基于腐蚀速率预测的安全评估方法。同时采用试验与数学分析相结合的方法,利用Design-expert数值分析软件验证动态腐蚀实验所得结果,进一步证明2205双相钢材料更适合用于井矿盐开采及输卤工程中。同时计算了碳钢、304、316L、2205双相钢四种材料管道的完全腐蚀失效时间,为预测材料安全运行时效提供方法的借鉴。
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