宝钢某酸洗机组防腐离心风机腐蚀失效分析

余　军　闻景超

(宝山钢铁股份有限公司冷轧厂，上海201900)



宝钢某酸洗机组防腐离心风机腐蚀失效分析

余军闻景超

(宝山钢铁股份有限公司冷轧厂，上海201900)

风机是一种应用十分广泛的动力装置，宝钢的许多生产线上也都大量使用了性能各异的各种不同类型风机。防腐离心风机是一种较为特殊的风机，在冷轧带钢表面处理生产线和酸处理液回收中应用较为常见，例如酸洗、酸再生和电镀锌等机组都有防腐离心风机。由于此类风机都处于强腐蚀工作环境下，防腐离心风机的材料和整机性能选型要求非常高。

宝钢冷轧板酸洗机组选用的防腐离心风机在建设时都采用的是进口设备，进口防腐离心风机性能好且较为稳定，但由于维修成本高，备件供货时间长，所以陆续开始从某条酸再生机组的防腐离心风机进行国产化试制。进口防腐离心风机的叶轮材质是钛，外壳的材质是钢衬胶，国产防腐离心风机的叶轮和外壳材质都采用了钛材。该国产化的防腐离心风机正常使用寿命达3年以上，其整体性能达到了进口防腐离心风机的水平。

在另一条热轧板酸洗机组技改工程项目中，采用了同类型的国产防腐离心风机，经过6个月的生产运行后，防腐离心风机的振动加大，对风机解体后发现叶轮发生了较严重的腐蚀，对机组的正常生产影响很大，所以必须对该防腐离心风机进行失效分析并制订有效措施。

1防腐离心风机腐蚀失效现象

为什么热轧板酸洗机组与冷轧板酸洗机组使用的是同类型、同材质的防腐离心风机，但使用后的情况差异这么大？

图1　酸洗机组钛风机的叶轮腐蚀情况Figure 1　Corrosion conditions of blade wheel of titanium fan in pickling line

我们对防腐离心风机的检查情况进行了比较。酸再生机组的防腐离心风机使用后，表面仍呈现原有的银白色钛金属本色，其叶轮和机壳的本体都未见腐蚀迹象。而酸洗机组防腐离心风机使用后，其钛金属表面大部分呈灰色，局部有蓝色斑；焊缝部位腐蚀开裂或穿孔，远离焊缝部分的钛金属本体发生均匀腐蚀现象，腐蚀量约为0.1 mm。腐蚀情况如图1所示。

表1　两机组钛风机的工作介质Table 1　Working medium of two units of titanium fans

表2　钛在盐酸中的耐蚀性Table 2　Corrosion resistance of titanium in hydrochloric acid

2失效原因分析

对两机组防腐离心风机的工作环境进行比较，见表1。

酸洗机组和酸再生机组的废气风机材质都是钛，钛是一种很活泼的金属，其平衡电位很低，相对标准氢级的平衡电位

(V)

但是钛在许多介质中十分稳定，这是因为在这些介质中发生了钝化，使钛具有极好的耐蚀性。

盐酸是还原性酸，钛在盐酸中耐蚀性较差。钛与盐酸发生的腐蚀反应如下：

2Ti+6HCL=2TiCL3+3H2

虽然，钛在盐酸中的耐蚀性不佳，但是，工作介质中存在某些氧化剂或缓蚀剂时，能使钛腐蚀减轻甚至使钛钝化。强氧化无机化合物类对钛具有最有效的缓蚀作用，例如：硝酸、重铬酸钾、氯气、氧和高价重金属离子(主要为Fe3+、Cu2+等)，因而扩大了钛在盐酸作为主要工艺介质的各种工程设备中的应用。钛在盐酸中的腐蚀数据见表2。

由表2可见，钛在盐酸中的腐蚀率随酸的浓度和温度的升高而不断增加，高价重金属离子对钛具有十分明显的缓蚀作用。

酸洗和酸再生机组的风机工况都是输送盐酸酸雾废气，废气中含有饱和水蒸汽，蒸汽冷凝在钛表面吸收HCL生成盐酸，可以使钛呈活化状态而发生腐蚀。对于酸雾的浓度和工作温度来说，风机的工作条件酸洗机组好于酸再生机组。但是，对于钛来说两者的最大区别在于酸再生机组的废气中含有氧化铁，氧化铁溶解在盐酸中生成FeCL3，Fe3+具有明显缓蚀作用。因此，风机的钛叶轮在这两种工况下表现形态发生了一定的差异。

在同一工作条件下，为什么钛的本体与焊缝腐蚀速率发生了数百倍的差异？

从钛金属材料的特性来看，钛会发生选择性腐蚀，其特点是：与钛内部含铁量及其它杂质元素有关；与焊接热作用或热处理有关；在某些特殊介质中发生。

选择性腐蚀可以是元素被优先腐蚀，也可表现为组织选择性腐蚀。前者在宏观上主要表现为均匀腐蚀，后者可能进一步发展为“点蚀”或严重的局部破坏。

风机叶轮是采用氩弧焊工艺加工而成的，氩弧焊工艺是制造钛设备的主要工艺之一。在大多数情况下，钛及其焊缝也具有相当接近的耐蚀性，也就是说对钛的均匀腐蚀不会发生明显的影响。但是，如处理不当使金属内应力增大或导致组织的变化，就会发生“组织选择性腐蚀”，使焊缝和热影响区遭受严重损坏。因此，从风机叶轮腐蚀形态来看，组织选择性腐蚀是造成叶轮失效的主要原因。

3结论

(1)在无氧化剂或缓蚀剂的盐酸酸雾及盐酸酸液中，不采用钛设备。

(2)钛设备制造应采取严格的氩弧焊保护措施，并消除结构中的内应力，避免其组织发生变化。

编辑傅冬梅

摘要：针对宝钢某酸洗机组防腐离心风机腐蚀失效原因进行分析, 并制订了相应改进措施。

关键词：钛风机；断裂；热影响区

Analysis on Corrosion Failure for Anticorrosion Centrifugal Fan on a Pickling Line in Baosteel

Yu Jun, Wen Jingchao

Abstract：Corrosive failure cause of anticorrosion centrifugal fan for a certain pickling unit in Baosteel has been analyzed, and relevant improvement measures have been established.

Key words：titanium fan; fracture; heat affected zone

收稿日期：2014—09—05

中图分类号：TG333.7

文献标志码：B