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工业清洗剂的适用性及材质损伤
   现代化工与能源等工业设备及部件采用了多种结构材料,除普通使用碳钢外,还大量使用不锈钢及部分使用钛、 铜、 铝等材料。 为节能降耗、 去锈除垢, 需要化学清洗,另外因工艺需要,也要化学清洗。这样不可避免会遇到正确选用清洗剂问题, 清洗剂与设备 材质合理匹配至关重要,化学清洗虽可采用缓蚀剂,减轻与控制金属与合金的一般腐蚀问题, 但如不遵循科学规律,随便滥用清洗剂与助剂,有可能对某些材料造成应力腐蚀破裂(以下简称SCC)、氢脆及其它类型局部腐蚀。
1 设备化学清洗引起损伤事例
1.1  空冷器铝翅片酸洗腐蚀
    某石化工厂芳烃联合装置有较多空冷器, 碳钢管内走烃, 管外铝翅片通过风机鼓风散热。 经长久运行,铝翅片上沉积尘垢油腻, 影响冷却效果, 需喷淋清洗,曾采用5%HCl+Lan 826+ 表面活性剂或5% HNO3+Lan826 +表面活性剂, 虽基本能去除表面尘垢油污, 但铝翅片并不光亮,为此在上述清洗剂中再加少量HF。 经喷淋, 虽然铝翅片表面 “焕然一新”, 但仔细观察铝翅片已严重腐蚀,有的甚至薄如纸片。
1.2  钛铜复水器化学清洗与腐蚀
   某石化厂乙烯装置采用海水冷却的复水器, 原用黄铜管束, 后因腐蚀泄漏改用钛管束, 壳体为原碳钢,两侧水室或封头仍用原黄铜复层。管程走海水,壳程走蒸汽,经一阶段运行,壳程沉积含硅的氧化铁垢需要清洗,某公司采用10%HNO 3+0.5%HF+固体缓蚀剂。缓蚀剂只能避免钢壳体的腐蚀, 而不能减缓HF对钛管的腐蚀, 可将酸洗时间控制<1 h, 但多次酸洗钛管仍会减薄。管程走海水基本无垢,但厂方要求再对管程清洗, 用清洗过壳程的酸液对钛管本来没有必要钝化, 但施工人员自作主张用亚硝酸钠(加氨水调pH)钝化,这样不仅药品浪费,而且因加氨的亚硝酸钠对水室内壁复合的铜会造成侵蚀,还有可能诱发SCC。经及时制止,排除钝化液,再用清水反复冲洗,才避免事故。
1.3  铜冷却器化学清洗及腐蚀
   某石化厂空调系统由铜冷却器与碳钢管道等组成,因结垢冷却效果差,用4%柠檬酸铵,85~90 ℃清洗,发生铜管穿孔泄漏,后经焊补恢复使用。一年后因结垢,再次停车清洗,为了安全,采用10%氨基磺酸+Lan 826, 并用该厂副产50 ℃热水配酸洗液, 为彻底清除厚垢, 清洗时间延续了8 h, 结果发生铜管泄漏,分析原因可能是清洗时间过长,原有泄漏处铜焊有缺陷,除垢暴露造成泄漏。也可能是酸洗温度超过60 ℃,氨基磺酸分解生成酸性硫铵,而引起腐蚀。
1.4  电厂锅炉过热器酸洗与开裂
   某电厂锅炉过热器蛇管部分由18-8不锈钢制造,大部分由CrMo钢制造,采用3%柠檬酸+0.2%若丁缓蚀剂清洗,70~100 ℃,浸泡24 h,试车时发生不锈钢管开裂, 经金相与电镜分析, 是由于Cl-
引起的SCC。国产若丁组成中含有50%NaCl,这是引起SCC的根本
原因。
1.5  加氢裂化换热器酸化与开裂 
   某石化厂加氢裂化有两台18-8不锈钢制造的高压换热器,因沉积油焦碳垢需清洗,根据某单位清洗碳钢换热器焦碳垢经验,采用95%浓硫酸(w为98%)+5%浓硝酸(w为98%)进行清洗,历年来经3次清洗,前两次清洗正常,开车无异常现象,但第3次酸洗时经20 min因反应剧烈停止酸洗, 用碱中和, 再用纯水大量冲洗。 但开车不久, 一台换热器排污管口断裂, 引起燃烧。对两台换热器抽芯检查,通过金相、电镜与能谱分析证明为由Cl-、S-诱发引起的SCC,破裂原因是由于经多次浓H2SO4+浓HNO3清洗,换热器底部死角未能冲洗彻底,从而造成H2SO4+Cl-在垢层中浓缩而引起SCC,也可能由含Cl-的连多硫酸诱发的SCC。
1.6   PTA不锈钢/钛加氢反应器碱洗与开裂〔2〕
   某石化厂PTA装置加氢反应器由美国引进材质为三层复合(碳钢+304L+钛), 但钛复层未采用焊接结构,而使不锈钢焊缝暴露于工艺介质中。该反应器介质为PTA+H2+H2O,温度275 ℃,压力6.8~7.3 MPa,为提高Pd/C催化剂活性,需不定期进行不停车碱洗,采用5%NaOH(后改为1%NaOH),温度275 ℃,时间1 h。 经5年运行后开罐检视发现不锈钢焊缝共11处开裂19条裂纹, 经补焊次年大修又发现多条裂纹。 经分析属于穿晶和沿晶混合型的SCC,很可能是由于高温碱洗造成的SCC。
1.7  PTA不锈钢设备系统碱洗与开裂〔3〕
   另一石化厂PTA装置加氢反应器由日本引进,采用钢+304L+钛三层复合,投运18年更换。近年由美国引进采用钢+304L两层复合,由于扩能,Pd/C催化剂性能受到影响,需定期用碱洗提高其活性,延长使用寿命。由于碱洗是在不停车状态下进行,与正常生产的压力(7.2 MPa)温度(282 ℃)相同, 并不是仅对加氢反应器一台设备, 而串连了其余17台设备进行系统碱洗。这些设备除几台钛制外, 大多为304L制造的结晶器、离心机、母液槽等。碱洗采用1.5%NaOH。虽然加氢反应器尚未发现碱脆,但存在隐患。问题是其后面的不锈钢设备陆续发现了SCC,如离心机筒体挡板发生龟裂脆断,金相与能谱分析证实为Cl-引起的穿晶SCC。母液槽在汽液界面上出现SCC网状裂纹,为此被迫更换。几台结晶器的不锈钢搅拌浆叶也发现了SCC。分析碱洗采用的NaOH含有的NaCl为0.04%。虽然碱洗液中含少量Cl-,可能有减缓碱脆的作用。但碱洗后,虽经纯水冲洗,总难免残留少量的Cl-,在投运后设备内壁沉积PTA浆料垢,在垢下Cl-浓缩造成了不锈钢氯脆。
1.8   钛冷却器管子氢氟酸酸洗腐蚀
   某石化机修厂为重制一台钛冷却器, 将原设备拆卸下来的结垢钛管酸洗利用,但因采用HNO 3+HF 溶液清洗,HF含量超过5%,而使3000余根钛管中最先清洗的300余根钛管不同程度发生了全面腐蚀与浮雕状腐蚀。
1.9   搪瓷设备钢夹套酸洗氢鼓泡 
某厂搪瓷夹套设备对夹套内水垢用盐酸清洗发生了瓷面龟裂,爆瓷破坏。主要系酸洗缓蚀剂缓蚀效率低与抑制渗氢能力不高, 致使酸洗产生的氢原子向钢内部渗透,在搪瓷与钢基体之间复合成氢分子,形成很高内压,而使搪瓷爆瓷。
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