光氧化设备治理市政污水站预处理段的废气，不锈钢304壳体腐蚀的原因探讨

光氧化设备治理市政污水站预处理段的废气，不锈钢304壳体腐蚀的原因探讨

   光氧化设备用于市政污水站预处理段时，尽管废气浓度不算高，但不锈钢304壳体仍会出现明显腐蚀。综合现场案例与文献，核心原因可归纳为“氯离子+硫化物+潮湿+应力”四重作用，具体机理与实例如下：

一、腐蚀的四大主因

因素	作用机理	现场典型表现
1. 氯离子（Cl?）	半径小、穿透力强，破坏Cr?O?钝化膜 → 形成点蚀、缝隙腐蚀；60 ℃时临界浓度仅≈90 mg/L，预处理段极易超标	人孔盖板内侧、焊缝边缘出现针尖状锈坑，擦除后可见小孔
2. 硫化氢（H?S）	溶于液膜生成酸性HS?/S??，降低pH并促进氢去极化；与Cl?协同加速点蚀	壳体内壁出现黑色黏泥+黄锈，伴随臭鸡蛋味；pH试纸测冷凝液常<5
3. 潮湿+冷凝	预处理段废气温度20–35 ℃、相对湿度>90%，易在壳体内壁形成含盐、含硫的冷凝液膜，构成“电解质池”	设备顶部与弯头处挂水珠，保温层内侧棉毡湿透；停机后底部积液含Cl?数百mg/L
4. 焊接/加工残余应力	拉应力+Cl?+H?S → 奥氏体不锈钢发生应力腐蚀开裂（SCC），裂纹沿晶界或穿晶扩展	焊缝热影响区出现“龟裂纹”，用手持显微镜可见分支裂纹，常伴随锈迹渗出

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二、污水站常见“加速剂”

1.高浓度次氯酸钠投加
    为抑制臭气，预处理段常设NaClO洗涤或喷淋，导致废气中夹带NaClO液滴 → 分解后Cl?浓度局部>1000 ppm，远超304耐受极限。

2.盐酸酸洗或pH调节
    格栅间、沉砂池偶尔用HCl清洗，盐酸雾被吸入光氧设备，冷凝后形成pH<2的盐酸微滴，直接破坏钝化膜。

3.保温层下腐蚀（CUI）
    壳体外部包覆保温棉，一旦密封胶开裂，雨水+大气Cl?渗入 → 壳体表面长期保持“湿膜”状态，50 ℃左右腐蚀速率最大，极难察觉。

三、现场快速诊断（30 min可完成）

检查部位	工具/方法	判定标准
焊缝、法兰内侧	10×放大镜+手电筒	发现针孔或分支裂纹→点蚀/SCC
冷凝液	pH试纸+便携式Cl?比色计	pH<5 或 Cl?>100 mg/L → 高风险
保温层端部	红外热像仪	局部低温（湿）斑→可能CUI
壳体电位	手持Ag/AgCl参比电极	相对电位<-300 mV → 活化腐蚀

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四、防护/升级建议

1.材质升级
废气Cl?>200 ppm 或出现NaClO喷淋时，壳体改用 316L（Mo≥2 %）或2205双相钢；仅局部高Cl?区域可做316L贴衬+304复合板，成本增加<15 %。

2.降低Cl?和湿度

在光氧前加“除雾+碱洗”段，Na?CO?/NaOH循环，pH保持8–9，可把废气Cl?降到<50 mg/m?；

设备底部加?50 mm排凝阀，每班排放冷凝液；顶部加5 cm厚憎水保温，外护铝皮搭接>5 cm，防止雨水渗入。

3.消除应力

焊接后整体固溶处理（1050 ℃快冷）或至少做“焊缝局部退火+喷丸”，残余拉应力可降到<100 MPa，显著降低SCC风险。

4. 表面钝化处理

组装完毕后用20 % HNO? + 2 % HF 膏酸洗15 min → 水冲 → 48 h空气钝化，使Cr?O?膜厚增至3–5 nm，点蚀电位提高约200 mV。

5. 在线监测

在壳体低洼处安装电阻探针或线性极化探针，DCS设定腐蚀速率>0.05 mm/a报警，提前安排检修。

五、结论

304在“含氯+硫化物+潮湿”三元环境中钝化膜持续被破坏，局部进入“活化-点蚀-应力腐蚀”链式反应，是光氧化设备在污水站预处理段腐蚀的根本原因。
    若现场测得冷凝液Cl?>100 mg/L 或 pH<5，应直接考虑升级至316L或2205，并配套除雾、排凝与钝化措施，否则1–2年内即可出现穿孔/裂纹，导致设备泄漏、灯管短路，维修费用往往是初期材质差价的3–5倍。