技術(shu)文(wen)章(zhang)
當前(qian)位(wei)置(zhi):首(shou)頁 > 技(ji)術(shu)文(wen)章(zhang) > 醇(chun)沈罐的(de)罐(guan)體(ti)與接(jie)管(guan)、法(fa)蘭(lan)等(deng)部(bu)件采(cai)用異(yi)種金(jin)屬(shu)連接時(shi),如(ru)何避(bi)免(mian)電(dian)偶腐蝕(shi)?
酒精醇沈罐(核心(xin)介質為酒精-水混合(he)體(ti)系,可(ke)能(neng)含(han)酸(suan)性/堿(jian)性雜質,且存(cun)在壹(yi)定溫度(du)波動)中(zhong),罐體(ti)(通常(chang)為304/316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang))與(yu)接(jie)管(guan)、法(fa)蘭(lan)(可(ke)能(neng)為碳(tan)鋼(gang)、銅(tong)合(he)金(jin)或(huo)其(qi)他牌(pai)號不(bu)銹(xiu)鋼(gang))的(de)異(yi)種金(jin)屬(shu)連接,是電(dian)偶腐蝕(shi)的(de)高發場(chang)景(jing)——兩種金(jin)屬(shu)在電解(jie)質(酒精-水體(ti)系)中(zhong)形成(cheng)原(yuan)電(dian)池(chi),電(dian)位(wei)低(di)的金(jin)屬(shu)(陽(yang)極)會(hui)加(jia)速溶(rong)解(jie),導(dao)致泄(xie)漏或(huo)結構失效(xiao)。需(xu)從“阻斷原電(dian)池(chi)形成(cheng)"“降低(di)電位(wei)差(cha)"“隔離(li)電(dian)解(jie)質"三個(ge)核心(xin)方(fang)向(xiang),通(tong)過(guo)設(she)計(ji)、材(cai)料、工藝(yi)三重(zhong)措施避(bi)免(mian)腐蝕(shi),具(ju)體(ti)方案(an)如(ru)下:
壹(yi)、先明(ming)確:酒精醇沈罐中(zhong)電(dian)偶腐蝕(shi)的(de)“風險前(qian)提"
電偶(ou)腐蝕(shi)發(fa)生(sheng)需(xu)滿(man)足三個(ge)條(tiao)件:存(cun)在異(yi)種金(jin)屬(shu)(電位(wei)差(cha))、形成(cheng)導(dao)電通路(金(jin)屬(shu)直接接觸(chu))、存(cun)在電解(jie)質(酒精-水體(ti)系)。酒(jiu)精體(ti)系的(de)特殊性在於(yu):
- 純酒(jiu)精(無(wu)水乙醇(chun))導(dao)電性差(cha),電偶(ou)腐蝕(shi)風險低(di);但醇(chun)沈工藝(yi)中酒(jiu)精濃度(du)通常(chang)為60%-95%(含(han)5%-40%水),且可(ke)能(neng)因(yin)物料帶(dai)入有機(ji)酸、無(wu)機(ji)鹽(如(ru)中藥(yao)醇沈中的(de)生(sheng)物堿(jian)、多(duo)糖(tang)鹽),使體(ti)系導(dao)電性顯著(zhu)提升(sheng),成(cheng)為“有效(xiao)電解(jie)質",大幅增加(jia)電偶(ou)腐蝕(shi)概(gai)率。
- 罐體(ti)溫差(cha)(如(ru)加(jia)熱(re)/冷卻(que)過程(cheng)中,接管(guan)與罐(guan)體(ti)的溫度(du)差(cha)異(yi))會(hui)進壹(yi)步擴大金(jin)屬(shu)電位(wei)差(cha),加(jia)速腐蝕(shi)(如(ru)碳(tan)鋼(gang)在30℃時(shi)電(dian)位(wei)約(yue)-0.5V,316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)約(yue)-0.2V;溫度(du)升高10℃,電位(wei)差(cha)可(ke)能(neng)擴大10%-15%)。
二、核心(xin)解(jie)決方(fang)案(an):從(cong)“設(she)計(ji)-材(cai)料-工藝(yi)"全流程(cheng)控(kong)制
1. 材(cai)料選擇:優先“降低(di)異(yi)種金(jin)屬(shu)電位(wei)差(cha)"(最根本措施)
電偶(ou)腐蝕(shi)的(de)速率(lv)與兩種金(jin)屬(shu)的電位(wei)差(cha)成正比(bi)(電(dian)位(wei)差(cha)越小(xiao),原(yuan)電池(chi)驅(qu)動力(li)越弱(ruo))。設(she)計(ji)時(shi)應優(you)先(xian)選擇“電位(wei)接(jie)近(jin)"的(de)金(jin)屬(shu)組合(he),避(bi)免(mian)高電位(wei)差(cha)搭配:
(壹(yi))
罐體(ti)材(cai)質(主(zhu)體(ti)):304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)
推(tui)薦搭配的接(jie)管(guan)/法(fa)蘭(lan)材(cai)質(低(di)風險):304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)
禁止搭配的材(cai)質(高風險):碳(tan)鋼(gang)(Q235)、銅(tong)合(he)金(jin)(H62)
核心(xin)原(yuan)因(yin)(電(dian)位(wei)差(cha)對(dui)比(bi),標(biao)準電極電位(wei)):304(-0.2V)與碳(tan)鋼(gang)(-0.5V)電位(wei)差(cha)0.3V,易導(dao)致碳(tan)鋼(gang)快(kuai)速(su)腐蝕(shi);與(yu)銅(tong)合(he)金(jin)(-0.35V)電位(wei)差(cha)0.15V,風險中(zhong)等
(二)
罐體(ti)材(cai)質(主(zhu)體(ti)): 316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)
推(tui)薦搭配的接(jie)管(guan)/法(fa)蘭(lan)材(cai)質(低(di)風險):316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、哈氏合金(jin)C276(極-端(duan)工況)
禁止搭配的材(cai)質(高風險):碳(tan)鋼(gang)、鍍(du)鋅鋼(gang)、純(chun)銅(tong)
核心(xin)原(yuan)因(yin)(電(dian)位(wei)差(cha)對(dui)比(bi),標(biao)準電極電位(wei)):316L(-0.22V)與碳(tan)鋼(gang)電位(wei)差(cha)0.28V,與鍍(du)鋅鋼(gang)(-0.7V)電位(wei)差(cha)0.48V,腐蝕(shi)風險極(ji)-高
關(guan)鍵(jian)原(yuan)則:
- 優先(xian)采用“同(tong)材(cai)質連接(jie)":如(ru)304罐體(ti)→304接管(guan)→304法(fa)蘭(lan),從(cong)源(yuan)頭(tou)消(xiao)除異(yi)種金(jin)屬(shu);若因(yin)強(qiang)度(du)/成本需用異(yi)種金(jin)屬(shu)(如(ru)碳(tan)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)),必(bi)須滿(man)足(zu)“兩(liang)種金(jin)屬(shu)的標準電極電位(wei)差(cha)≤0.1V"(可(ke)查(zha)《金(jin)屬(shu)電極電位(wei)表(biao)》)。
- 避(bi)免(mian)“活性金(jin)屬(shu)+惰(duo)性金(jin)屬(shu)"組合(he):如(ru)碳(tan)鋼(gang)(活性,陽(yang)極)與316L(惰(duo)性,陰極(ji))搭配,會(hui)使碳(tan)鋼(gang)成為“犧牲陽(yang)極",短期內(nei)出現(xian)銹(xiu)蝕(shi)、壁(bi)厚(hou)減(jian)薄(bo)(尤(you)其在酒精-水體(ti)系中(zhong),腐蝕(shi)速(su)率可(ke)達(da)純(chun)水中的(de)2-3倍)。
2. 結構設(she)計(ji):阻斷“導(dao)電通路"或(huo)“電(dian)解(jie)質接觸(chu)"
若必(bi)須使用異(yi)種金(jin)屬(shu)(如(ru)高壓工況下用合(he)金(jin)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)),需(xu)通(tong)過結構設(she)計(ji)切斷電偶(ou)腐蝕(shi)的(de)“兩個(ge)必(bi)要(yao)條(tiao)件"(導(dao)電通路/電解(jie)質接觸(chu)):
(1)設(she)置(zhi)“絕(jue)緣墊片/絕(jue)緣套(tao)":阻斷金(jin)屬(shu)直接接觸(chu)(核心(xin)措施)
在異(yi)種金(jin)屬(shu)的連接面(mian)(如(ru)法(fa)蘭(lan)密(mi)封(feng)面(mian)、接(jie)管(guan)與罐(guan)體(ti)的焊(han)接/螺(luo)紋(wen)連(lian)接(jie)處(chu))加(jia)裝(zhuang)絕(jue)緣材(cai)料,避(bi)免(mian)兩(liang)種金(jin)屬(shu)直接導(dao)電,從根本上切斷原電(dian)池(chi)的(de)“外(wai)電(dian)路(lu)"。
- 法(fa)蘭(lan)連(lian)接(jie)場(chang)景(jing):
- 采用絕(jue)緣法(fa)蘭(lan)墊(dian)片:材(cai)質需耐酒(jiu)精、耐溫(醇(chun)沈罐工作(zuo)溫度(du)通常(chang)≤80℃,部分(fen)滅菌工況達121℃),推(tui)薦選擇:
- 常規(gui)工況:聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)(PTFE)墊片(耐酒(jiu)精、耐溫260℃,絕(jue)緣電阻(zu)≥10¹²Ω);
- 食(shi)品(pin)/制藥(yao)行業:FDA認證(zheng)的矽(gui)橡膠(jiao)墊片(需驗(yan)證(zheng)酒精溶出性,絕(jue)緣電阻(zu)≥10¹⁰Ω);
- 配套(tao)“絕(jue)緣螺(luo)栓(shuan)套(tao)管(guan)+絕(jue)緣墊圈(quan)":若法(fa)蘭(lan)螺(luo)栓(shuan)為異(yi)種金(jin)屬(shu)(如(ru)碳(tan)鋼(gang)螺(luo)栓(shuan)→不(bu)銹(xiu)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)),需(xu)在螺(luo)栓(shuan)與(yu)法(fa)蘭(lan)間加(jia)裝(zhuang)PTFE套(tao)管(guan)(長度(du)≥螺(luo)栓(shuan)直(zhi)徑(jing))和(he)PTFE墊圈(quan),避(bi)免(mian)螺(luo)栓(shuan)與(yu)法(fa)蘭(lan)直(zhi)接(jie)接觸。
- 接管(guan)焊(han)接/螺(luo)紋(wen)連(lian)接(jie)場(chang)景(jing):
- 螺(luo)紋(wen)連(lian)接(jie):在接管(guan)(如(ru)碳(tan)鋼(gang))與罐體(ti)(不(bu)銹(xiu)鋼(gang))的(de)螺(luo)紋(wen)間纏(chan)繞(rao)聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)生(sheng)料(liao)帶(dai)(厚(hou)度(du)≥0.1mm,纏(chan)繞(rao)層數≥5層),或(huo)加(jia)裝(zhuang)PTFE絕(jue)緣襯套(tao)(內(nei)徑與(yu)接管(guan)匹配,外(wai)徑(jing)與(yu)罐(guan)體(ti)螺(luo)紋(wen)孔匹配);
- 焊(han)接連接(jie):禁(jin)止直(zhi)接(jie)焊(han)接異(yi)種金(jin)屬(shu)(易產(chan)生(sheng)晶(jing)間腐蝕(shi)),需(xu)在兩者(zhe)間加(jia)“過渡(du)段"(同(tong)罐體(ti)材(cai)質的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)短節(jie)),如(ru):316L罐體(ti)→316L過渡(du)短節(jie)(焊(han)接)→碳(tan)鋼(gang)接管(guan)(螺(luo)紋(wen)連(lian)接(jie),加(jia)絕(jue)緣套(tao)),使異(yi)種金(jin)屬(shu)不(bu)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)。
(2)設(she)計(ji)“積液排(pai)除結構":避(bi)免(mian)電(dian)解(jie)質殘留(liu)
酒精-水體(ti)系易在連接(jie)部位(wei)(如(ru)法(fa)蘭(lan)密(mi)封(feng)面(mian)、接(jie)管(guan)根部(bu))積存(cun),形成(cheng)“局(ju)部高濃度(du)電解(jie)質區",加(jia)速電(dian)偶腐蝕(shi)。需(xu)優化(hua)結構減(jian)少積液:
- 法(fa)蘭(lan)連(lian)接(jie):采用“凸(tu)面(mian)+凹(ao)面(mian)密(mi)封(feng)結構"(而(er)非平(ping)面(mian)密(mi)封(feng)),避(bi)免(mian)密(mi)封(feng)面(mian)邊緣形成(cheng)積液槽(cao);法(fa)蘭(lan)下(xia)方(fang)設(she)置(zhi)“排(pai)液孔"(直徑(jing)≥8mm),定期排(pai)出積存(cun)的(de)酒(jiu)精-水混合(he)物。
- 接管(guan)設(she)計(ji):接管(guan)與罐(guan)體(ti)的連(lian)接部(bu)位(wei)需(xu)“無(wu)死(si)-角(jiao)、無(wu)凹(ao)陷",如(ru)接管(guan)根部(bu)采(cai)用“圓(yuan)角(jiao)過渡(du)"(R≥3mm),避(bi)免(mian)形成(cheng)積液坑(keng);若(ruo)接管(guan)為水平(ping)布(bu)置(zhi),需向(xiang)罐(guan)體(ti)外(wai)傾斜(坡度(du)≥1:10),確保物料/冷凝水順利排(pai)出。
(3)采用“陰(yin)極(ji)保護(hu)":抑(yi)制(zhi)陽(yang)極腐蝕(shi)(極(ji)-端(duan)工況補充措施)
若連(lian)接部(bu)位(wei)處(chu)於(yu)高風險環(huan)境(如(ru)酒精濃度(du)低(di)、水含(han)量高,或(huo)含(han)酸(suan)性雜質),可(ke)額外(wai)采(cai)用陰(yin)極(ji)保護(hu),使活性金(jin)屬(shu)(如(ru)碳(tan)鋼(gang))成為“陰極(ji)",避(bi)免(mian)溶(rong)解(jie):
- 犧牲陽(yang)極保護(hu):在碳(tan)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)表(biao)面(mian)焊(han)接“鋅塊(kuai)/鎂塊(kuai)"(犧(xi)牲陽(yang)極,電位(wei)比(bi)碳(tan)鋼(gang)更低(di),如(ru)鋅的(de)電(dian)位(wei)為-0.76V),使鋅塊(kuai)成(cheng)為“犧牲陽(yang)極",優先(xian)腐蝕(shi),保護(hu)碳(tan)鋼(gang)法(fa)蘭(lan);陽(yang)極塊需(xu)定(ding)期檢(jian)查(zha)(每3-6個(ge)月(yue)),腐蝕(shi)量達(da)50%時(shi)更(geng)換(huan)。
- 外(wai)加(jia)電流(liu)陰極(ji)保護(hu):對(dui)於(yu)大型醇(chun)沈罐(容(rong)積≥50m³),可(ke)在接管(guan)/法(fa)蘭(lan)附(fu)近(jin)安(an)裝(zhuang)“輔助陽(yang)極"(如(ru)鉑銥合金(jin)陽(yang)極),通過(guo)外(wai)部(bu)電(dian)源(yuan)施(shi)加(jia)微(wei)弱電流(電(dian)流密(mi)度(du)0.1-0.5mA/m²),使碳(tan)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)的(de)電(dian)位(wei)低(di)於(yu)罐(guan)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),抑(yi)制(zhi)腐蝕(shi)。
3. 表(biao)面(mian)處(chu)理(li)與塗層(ceng):隔離(li)電(dian)解(jie)質與金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)
通過(guo)在“陽(yang)極金(jin)屬(shu)"(如(ru)碳(tan)鋼(gang)接管(guan)/法(fa)蘭(lan))表(biao)面(mian)做處(chu)理(li),形成(cheng)絕(jue)緣或(huo)耐腐蝕(shi)塗(tu)層,阻(zu)斷電解(jie)質與金(jin)屬(shu)的接觸,降低(di)腐蝕(shi)速(su)率:
(1)陽(yang)極金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)鈍化(hua)/塗層(ceng)
- 碳(tan)鋼(gang)接管(guan)/法(fa)蘭(lan):先(xian)做“酸(suan)洗(xi)鈍化(hua)"(去除表(biao)面(mian)氧(yang)化(hua)皮,形成(cheng)Fe₃O₄鈍化(hua)膜(mo)),再(zai)噴(pen)塗耐酒(jiu)精防腐塗(tu)層(ceng),推(tui)薦:
- 環氧(yang)酚醛(quan)樹(shu)脂(zhi)塗(tu)層(ceng)(耐酒(jiu)精、耐溫120℃,附(fu)著(zhe)力(li)≥5MPa,符合(he)GB/T 9286劃格(ge)試(shi)驗(yan)1級標(biao)準);
- 聚(ju)偏氟(fu)乙烯(xi)(PVDF)塗層(ceng)(耐酒(jiu)精、耐溫150℃,絕(jue)緣性好,適(shi)合(he)食(shi)品(pin)級場(chang)景(jing),需驗(yan)證(zheng)塗層(ceng)溶出(chu)性)。
- 銅(tong)合(he)金(jin)部(bu)件:表(biao)面(mian)做“鈍化(hua)處(chu)理(li)"(如(ru)鉻酸(suan)鹽(yan)鈍化(hua)),形成(cheng)致密(mi)氧(yang)化(hua)膜(mo),降低(di)其在酒精-水體(ti)系中(zhong)的溶(rong)解(jie)速率(lv)。
(2)焊(han)接部位(wei)專項(xiang)處(chu)理(li)
異(yi)種金(jin)屬(shu)連接的焊(han)接部位(wei)(如(ru)過渡(du)段與(yu)罐體(ti)的焊(han)接)是腐蝕(shi)薄(bo)弱(ruo)點(dian),需(xu):
- 焊(han)接後立(li)即做“酸(suan)洗(xi)鈍化(hua)"(采用檸(ning)檬(meng)酸(suan)鈍化(hua)液,避(bi)免(mian)使用含(han)六價(jia)鉻(ge)的(de)鈍化(hua)液,符(fu)合(he)食(shi)品(pin)/制藥(yao)要(yao)求(qiu)),去除焊(han)渣和熱(re)影響(xiang)區的(de)氧化皮;
- 焊(han)縫表(biao)面(mian)噴(pen)塗與(yu)接管(guan)壹(yi)致的(de)防腐塗(tu)層(ceng),厚(hou)度(du)≥80μm,確保無(wu)針孔(通過(guo)電(dian)火(huo)花(hua)檢(jian)測,電壓≥3000V無(wu)擊(ji)穿(chuan))。
4. 運維(wei)與監(jian)測:定期檢(jian)查(zha),提前(qian)幹預
即使設(she)計(ji)階(jie)段(duan)做好(hao)防護(hu),長期使用中(zhong)(如(ru)塗層(ceng)老(lao)化(hua)、墊片磨損(sun))仍可(ke)能(neng)出(chu)現電偶(ou)腐蝕(shi)風險,需(xu)建立(li)運維(wei)機制(zhi):
1. 定期外(wai)觀檢(jian)查(zha):每1-3個(ge)月(yue)檢(jian)查(zha)接管(guan)、法(fa)蘭(lan)連(lian)接(jie)部位(wei),重(zhong)點(dian)觀察是否(fou)有“銹(xiu)蝕(shi)痕跡(ji)、酒精滲漏、墊(dian)片老化(hua)"(如(ru)PTFE墊片出現(xian)裂紋(wen)、變(bian)形),發(fa)現(xian)問(wen)題(ti)立即更換部件;
2. 電位(wei)檢(jian)測:每6個(ge)月(yue)用“便(bian)攜(xie)式電位(wei)計(ji)"檢(jian)測異(yi)種金(jin)屬(shu)連接部位(wei)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),若電(dian)位(wei)差(cha)>0.15V(超出(chu)安(an)全範圍),需(xu)檢(jian)查(zha)絕(jue)緣墊片是否(fou)失效(xiao),或(huo)補充陰(yin)極(ji)保護(hu);
3. 清洗(xi)與(yu)維(wei)護(hu):每(mei)次醇(chun)沈工藝(yi)結束後,用純(chun)化(hua)水沖洗(xi)連(lian)接(jie)部(bu)位(wei)(避(bi)免(mian)殘(can)留的(de)酸性/堿(jian)性物料堆(dui)積),定期(每12個(ge)月(yue))對(dui)碳(tan)鋼(gang)部件的(de)塗(tu)層進行(xing)修(xiu)補,對(dui)犧牲陽(yang)極塊進行(xing)更(geng)換(huan)。
三、典(dian)型場(chang)景(jing)解(jie)決方(fang)案(an)示例
以“316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)罐(guan)體(ti) + 碳(tan)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)"(常(chang)見(jian)低(di)成本組合(he))為例,完(wan)整(zheng)防電(dian)偶(ou)腐蝕(shi)方(fang)案(an):
1. 材(cai)料:碳(tan)鋼(gang)法(fa)蘭(lan)選用Q345R(強(qiang)度(du)匹配),表(biao)面(mian)做酸(suan)洗(xi)鈍化(hua)+環氧(yang)酚醛(quan)樹(shu)脂(zhi)塗(tu)層(ceng)(厚(hou)度(du)100μm);
2. 連接(jie):法(fa)蘭(lan)密(mi)封(feng)面(mian)采(cai)用“凸(tu)面(mian)+凹(ao)面(mian)"結構,加(jia)裝(zhuang)PTFE絕(jue)緣墊片(厚(hou)度(du)3mm),螺(luo)栓(shuan)用316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang),配套(tao)PTFE絕(jue)緣套(tao)管(guan)(長度(du)≥螺(luo)栓(shuan)直(zhi)徑(jing))和(he)墊圈(quan);
3. 結構:法(fa)蘭(lan)下(xia)方(fang)設(she)φ10mm排(pai)液孔,接管(guan)向(xiang)罐(guan)外(wai)傾斜1:10;
4. 運維(wei):每3個(ge)月(yue)檢(jian)查(zha)法(fa)蘭(lan)是否(fou)滲漏,每(mei)6個(ge)月(yue)檢(jian)測電位(wei)差(cha),每12個(ge)月(yue)修(xiu)補法(fa)蘭(lan)塗(tu)層(ceng)。
四、禁(jin)止事項(xiang)(避(bi)免(mian)踩(cai)坑(keng))
1. 禁止“碳(tan)鋼(gang)直接與不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接":會(hui)導(dao)致不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)縫出(chu)現“晶間腐蝕(shi)",同(tong)時(shi)碳(tan)鋼(gang)加(jia)速銹(xiu)蝕(shi);
2. 禁止使用“非(fei)耐酒(jiu)精墊片":如(ru)普(pu)通橡(xiang)膠(jiao)墊(dian)片(會(hui)被酒精溶脹、失效(xiao),導(dao)致電(dian)解(jie)質滲入);
3. 禁止忽(hu)略(lve)“溫度(du)影響(xiang)":高溫工況(如(ru)滅菌)下,絕(jue)緣墊片需選耐溫更(geng)高的材(cai)質(如(ru)聚(ju)酰亞(ya)胺墊(dian)片,耐溫300℃),避(bi)免(mian)墊(dian)片軟化(hua)失效;
4. 禁止長期積存(cun)積液:酒(jiu)精-水體(ti)系若(ruo)在連接(jie)部位(wei)長期停(ting)留,即使有絕(jue)緣措施,也(ye)可(ke)能(neng)因(yin)塗(tu)層微(wei)小(xiao)針孔滲入,引發局(ju)部腐蝕(shi)。
微(wei)信咨(zi)詢(xun)