淺談尿素高壓甲胺冷凝器腐蝕和防護(hù)范文

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摘要：尿素裝置的腐蝕極為常見，如設(shè)備的材質(zhì)、介質(zhì)環(huán)境等因素都會(huì)在一定程度上導(dǎo)致尿素裝置的腐蝕，從而影響其安全穩(wěn)定運(yùn)行，這也是目前尿素裝置亟待重視和解決的問題。本文將以高壓甲胺冷凝器為研究對(duì)象，對(duì)其腐蝕的特點(diǎn)和原因進(jìn)行探索，并提出相應(yīng)的防護(hù)措施，保障尿素生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：尿素裝置；高壓甲胺冷凝器；腐蝕；防護(hù)

高壓甲胺冷凝器是一種用于生產(chǎn)尿素的設(shè)施裝置，由上管箱和下管箱以及低壓殼組成的列管換熱器，形狀呈深度U形。當(dāng)所需原料在彎形管產(chǎn)生反應(yīng)并釋放出大量熱量時(shí)，被低壓殼的開水吸收，由于管程和換熱管是不銹鋼材料，形成的蒸汽供整個(gè)裝置使用。在使用高壓甲胺冷凝器生產(chǎn)尿素時(shí)，會(huì)出現(xiàn)Ni含量超標(biāo)的情況，在平時(shí)檢測(cè)與維修設(shè)備時(shí)存在很多地方腐蝕現(xiàn)象。針對(duì)這一問題，我們將探討腐蝕的成因及所采取的防護(hù)措施。

1高壓甲胺冷凝器腐蝕的特點(diǎn)

1.1襯里的腐蝕

質(zhì)量比較好的用于生產(chǎn)尿素的不銹鋼和鈦，具有表面粗糙、沒有光澤，并且襯里有劃痕，整個(gè)筒體承壓層厚度變薄的情況。整個(gè)設(shè)備下半部分腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重，其腐蝕進(jìn)展程度和工作環(huán)境條件改變、筒體鈍化膜質(zhì)量以及整個(gè)裝置高壓位置存在很大關(guān)系。在正常工作情況下，腐蝕進(jìn)展程度緩慢，其厚度與完整性均能得以維持，對(duì)設(shè)備造成的危害程度也最低。

1.2封頭帶極堆焊層的腐蝕

這種腐蝕主要表現(xiàn)有焊接表面腐蝕比較均勻，但也能見到腐蝕坑。焊接縫隙和接頭焊接部分呈現(xiàn)白色狀態(tài)，而筒體管箱里面有黑色現(xiàn)象。筒體與焊接部分呈現(xiàn)刀形腐蝕，焊接接頭有黑色現(xiàn)象，焊接向內(nèi)凹陷，有很少部分焊接表面粗糙。筒體塔內(nèi)部焊接呈現(xiàn)腐蝕坑現(xiàn)象較嚴(yán)重，并且這些腐蝕坑面積較大，有一定深度，發(fā)展嚴(yán)重會(huì)影響到碳鋼層。

1.3換熱管的腐蝕

由于該裝置用到的列管比較多，而列管難免會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，由此會(huì)導(dǎo)致腐蝕裂紋的出現(xiàn)。而生產(chǎn)尿素的高壓甲胺冷凝器列管的上部殼程屬于氯離子聚集區(qū)，從而會(huì)使這些列管產(chǎn)生腐蝕，影響該設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有裂紋甚至腐蝕穿透的情況，部分列管還會(huì)有因?yàn)楦g而變薄，極個(gè)別列管受腐蝕影響導(dǎo)致管壁厚度降低。1.4E104上部管板及列管的應(yīng)力腐蝕由于這部分隔板和列管工作時(shí)，溫度能達(dá)到175℃，高溫環(huán)境下產(chǎn)生的水蒸氣容易使氯離子附著在管壁表面，當(dāng)這些氯離子達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)產(chǎn)生腐蝕管壁的現(xiàn)象。

1.5設(shè)備上的沉積物與應(yīng)力腐蝕

由于沉淀物在設(shè)備列管越積越多，而這些沉淀物主要成分為氯離子，對(duì)設(shè)備光潔度造成影響，進(jìn)而腐蝕表面，一旦形成腐蝕，進(jìn)展速度會(huì)非常迅速。

1.6局部腐蝕

局部腐蝕的表現(xiàn)形態(tài)有氣孔、焊接縫隙、針孔、裂紋以及深度缺陷等。這種腐蝕現(xiàn)象一般難以察覺，一旦發(fā)生會(huì)造成筒體穿孔甚至破裂的情況，直接對(duì)整體裝置造成危害。一般這種腐蝕表現(xiàn)在金屬表面很小的地方，呈不規(guī)則狀態(tài)，對(duì)設(shè)備危害程度極大，在平時(shí)檢修時(shí)要格外注意。

1.7設(shè)備腐蝕的其他形式

除整體設(shè)備因素帶來的腐蝕外，還存在個(gè)別部件和連接處腐蝕現(xiàn)象。

2高壓甲胺冷凝器腐蝕原因

2.1水碳比影響列管腐蝕

系統(tǒng)的水碳比例超出可以接受的范圍，說明水量過多，列管腐蝕程度會(huì)進(jìn)一步加大，相應(yīng)的離子含量增多，而甲胺濃度變小。長(zhǎng)期出現(xiàn)這種情況，會(huì)造成介質(zhì)腐蝕筒體金屬現(xiàn)象。

2.2甲銨溶液中有氧含量過小

由于氧在甲胺中會(huì)促使筒體不銹鋼產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，致使在設(shè)備表面產(chǎn)生一層比較緊密的氧化膜，這層氧化膜有利于阻止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，而甲胺溶液中的氧含量過小，會(huì)增大對(duì)筒體的腐蝕力度。如果選用鉻鎳材料的不銹鋼，由于氧的存在會(huì)在筒體表面形成比較厚的氧化膜，但是如果氧含量很少，則會(huì)導(dǎo)致氧化膜層厚度變薄，磨損速度加快，腐蝕設(shè)備的速度也會(huì)加快。

2.3工藝介質(zhì)中硫含量過高

由于硫的化學(xué)性質(zhì)屬于強(qiáng)還原性，甲胺溶液含有的硫會(huì)在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，對(duì)筒體表面的氧化膜進(jìn)行腐蝕，從而嚴(yán)重?fù)p害金屬表面。硫含量越高，對(duì)設(shè)備造成的損害越大。

2.4設(shè)備超溫操作

該設(shè)置要在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行操作，超過一定溫度會(huì)加速設(shè)備腐蝕程度。腐蝕的過程是一系類化學(xué)反應(yīng)過程，尤其是超高溫度會(huì)使這一過程變得更加明顯，使設(shè)備腐蝕速度進(jìn)一步加快。因此在生產(chǎn)尿素的過程中，溫度是重要因素，要將溫度控制在合理范圍內(nèi)。

2.5工藝介質(zhì)中氯離子超標(biāo)

甲胺溶液中的氯離子會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定腐蝕性，而超過一定含量會(huì)加速這一過程，從而對(duì)設(shè)備造成一定損害。在生產(chǎn)尿素的過程中，要對(duì)氯離子濃度進(jìn)行適當(dāng)控制，以減少對(duì)設(shè)備的腐蝕程度。水中氯離子含量也是影響設(shè)備腐蝕程度的重要因素，當(dāng)氯離子超過一定限度，便會(huì)加速設(shè)備腐蝕程度。

2.6保護(hù)涂層被破壞

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常檢修過程中，要注意不能使用鐵器等工具敲擊相關(guān)筒體表面，因?yàn)檫@樣會(huì)對(duì)列管內(nèi)部造成不同的程度傷害，致使保護(hù)層脫落，直接對(duì)設(shè)備造成腐蝕。油脂也會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定腐蝕性，尤其在高溫高濕環(huán)境下會(huì)加速這一反應(yīng)過程，所以在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，要防止油脂污染列管表面。

3高壓甲胺冷卻器防護(hù)的措施

3.1涂覆耐腐蝕的防護(hù)層

選擇無害、無毒、抗腐蝕能力強(qiáng)，且不會(huì)造成水質(zhì)污染的防護(hù)層涂在筒體表面，這種防護(hù)層附著性能優(yōu)良，耐腐蝕性好。市場(chǎng)上有很多質(zhì)量?jī)?yōu)秀的防護(hù)層可以有效預(yù)防離子對(duì)不銹鋼的破壞，并達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。

3.2襯里母材缺陷處理

根據(jù)少焊多磨的原則修復(fù)襯里受傷較小的劃痕、腐蝕的淺坑和細(xì)微的裂紋，必要時(shí)選用專用砂輪機(jī)進(jìn)行仔細(xì)打磨。當(dāng)打磨深度很淺時(shí)，可以借助手持式氬弧焊進(jìn)行焊接；在對(duì)筒體進(jìn)行滲透檢查時(shí)，要配合鐵素體檢測(cè)，鐵素一般不要高于0.6%。

3.3不銹鋼襯里焊縫的缺陷修復(fù)

有些很淺的焊接縫隙可以不必進(jìn)行處理，只要其邊緣能夠圓滑過渡即可，更不用進(jìn)行補(bǔ)焊。如果打磨后深度超過2mm，可以用氬弧焊進(jìn)行處理。如果深度超過4mm，鐵素體含量不能高于0.6%。補(bǔ)焊后要測(cè)定鐵素體含量。如果大于0.6%，則重新進(jìn)行處理。有些比較淺的裂紋可以在打磨的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后再次打磨。

3.4換熱列管管口加堵頭

可以采用加堵頭的方式對(duì)有問題的列管進(jìn)行處理，將堵頭塞在存在問題列管管口上，待焊接結(jié)束后使用氨進(jìn)行檢測(cè)。

3.5帶極堆焊層缺陷修復(fù)

對(duì)帶有較大危害面積的坑腐蝕，甚至影響碳鋼層，需要大面積打磨處理，再做全面檢查。有些影響碳鋼層的腐蝕首先要打磨干凈，然后進(jìn)行手工氬弧焊補(bǔ)焊，并進(jìn)行堆焊增加厚度處理，但是要注意熱量不能過于集中以防造成焊接效果不佳。對(duì)于焊接層及其過渡地帶要打磨處理后再焊接，然后再次進(jìn)行打磨直至表面光滑，同時(shí)進(jìn)行鐵素體檢測(cè)合格后，再進(jìn)行滲透檢查和全面以及氨檢測(cè)。

3.6嚴(yán)格控制操作溫度，防止設(shè)備超溫

使用該設(shè)備進(jìn)行尿素生產(chǎn)，其溫度必須在要求的范圍內(nèi)，一旦長(zhǎng)時(shí)間高于允許的溫度范圍，會(huì)對(duì)設(shè)備造成較大程度腐蝕，并且持續(xù)高溫時(shí)間越長(zhǎng)，腐蝕程度越嚴(yán)重。因此在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格控制工作溫度，不能出現(xiàn)因溫度過高造成腐蝕的情況。一旦發(fā)現(xiàn)溫度超出正常范圍，要及時(shí)采取促使予以糾正，以防縮短設(shè)備使用壽命。

3.7嚴(yán)格控制系統(tǒng)的加氧量

生產(chǎn)過程中的加氧量是影響鈍化膜形成的關(guān)鍵因素，缺少足夠的加氧量會(huì)影響鈍化膜質(zhì)量，造成腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。過多的氧氣量會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過程中增加氨的消耗。所以要控制加氧數(shù)量，可以略高于控制指標(biāo)。

3.8控制系統(tǒng)硫含量及氯離子含量

在使用原料時(shí)要檢測(cè)其中硫的含量，當(dāng)硫與氯離子的濃度越高對(duì)設(shè)備的腐蝕程度時(shí)，要將氯離子和硫的含量分別控制在小于0.2㎎/kg和5ml/m3。

3.9控制系統(tǒng)氨碳比、水碳比

生產(chǎn)過程中，氨碳比例較高和水碳比例較低的情況，有利于降低對(duì)設(shè)備的腐蝕程度。通常情況下，兩者比例在3.2～3.5和0.43～0.5之間比較合適。

4結(jié)語

要降低對(duì)設(shè)備的腐蝕程度，要準(zhǔn)確而完整地對(duì)設(shè)備腐蝕狀態(tài)進(jìn)行分析。一般情況下，設(shè)備的耐腐蝕性與設(shè)備本身使用的抗腐蝕材料和制造質(zhì)量和條件以及生產(chǎn)過程中的工藝水平、檢測(cè)方式和措施等有關(guān)。需要采取一切可能的措施防止甲胺冷凝器泄露，生產(chǎn)過程要遵守相關(guān)操作規(guī)程，檢修時(shí)同樣要根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行施工，杜絕片面追求產(chǎn)量而腐蝕設(shè)備的現(xiàn)象。

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作者:韓永剛 單位:河南能源化工集團(tuán)中原大化公司