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硫磺回收冷凝冷却器腐蚀原因分析及防腐对策
发布时间:2015-06-30        浏览次数:678        返回列表
[br]  硫磺回狒麟娜萦分析,局策李文戈尹莉金华峰3 3.陕西女康师范专科学校化学系,陕西安康725腐蚀1蚀路点腐蚀酸腐蚀硫化腐蚀等。自此应采取相应的防腐对策,例如改进换热管与管板的连接结构,进行不锈钢焊后处理,进行合理的防腐设计,选用耐蚀性能好的材料,进行工艺防腐。[br]  1硫磺回收冷凝冷却器概况某炼汕厂硫磺装置由两套2104心硫磺回收装笠和弓之配套的4气处理装置饥成。采用改进的克劳斯直流法工艺。该工艺特点为部分燃烧两级转化,并用高温掺合法控制转化反应温度。该厂硫横回收装置共有6台冷凝冷却器,设备位号分别为程为0.3蒸气。冷101和冷201的入口温度103和冷203的入口温度为31出口温度为130 6台硫磺回收冷凝冷却器的结构形式和设讣参数基本相同冷凝冷却器的结构为带蒸发空间汽包的单程卧式固定管板换热器,壳程筒体上设有2个膨胀节。壳休村质为235义,换热管村质为lCrl8Ni9Ti.Mfiy`J38mmx 6in.ff219根;管板材质为019州9几厚60结构简在操作过程中。3个冷凝冷却器管程内均通入酸性反应过程气,壳程内均通以除氧水。通过热量交换后。管程的硫磺蒸气冷凝为液态硫。而克程中将蒸气从水中分离出来。其中冷101和冷02产生3河,3的蒸气,处理后用于设备及管线的保该装笠的冷凝冷却器投入使年多1便分,发生7不同程度的腐蚀。通常腐蚀形态为出口端焊口泄漏和列管减薄甚至穿孔,此外还出现了应力腐蚀开裂。具休腐蚀怙况实例如下,冷101硫酸露点腐蚀,胀口焊肉腐蚀漏2根,竹内漏7根;3冷102管束焊口腐蚀泄漏,2个拉筋焊口裂,冷203出入口焊口腐蚀严重,漏15根,管子内漏1根,1根拉筋焊口裂。从以上腐蚀的情况可以看出,腐蚀的主要破坏形式为焊缝裂纹和管束穿孔。[br]  2腐蚀原因分析2.1应力腐蚀2.1.1热应力在设计冷凝冷却器的管板时采用的是平管板,平管板虽然制造容易,但其受力状况较差。在操作条件下管板两面受热+均匀,会产生温度差。几随管径向应力轴向应力距管端距离ia 2.1.3冷却水质的影响冷却水质最重要的指标是0厂含量和硬度。对轴向应力距管端距离M焊接6进行胀,其,端焊缝根嗔残余应力降低几从中可知焊胀连接的加工方裂时间为胀管后焊接方式的2倍,这在定程度上能够减缓应力腐蚀的发生。但胀口所产生的应力却足无法避免的,闪此仍然很有可能导致胀管区发生应力腐蚀。[br]  板的厚度增加而增加,由此而产生的热应力非常明城。孔周的管板除了接受过程气休的辐射热外,要吸收换热竹对流交换来的热1.,竹子。管板叠加,因而此处所受的热负荷最大,受热不均匀也将会产生较大的热应力。管子与管板焊接时,焊缝及热影响区对管子。符板结合嗔的破坏倾都会大干其他部位。[br]  2.1.2焊接应力换热管管板连接的加工方法对列竹头嗔残余应力和裂纹有较人的影响。胀管后焊接,管端根部残佘应力的分布2所小。在管端焊缝根部轴向径向均为拉伸应力,而且径向残余拉伸应力比材料的屈服应力大1心1891的屈服极限为200添,8,这些是发生应力腐蚀的主要条件1.由于径向拉伸应力的作用。裂纹沿轴向仲展。[br]  管壁穿孔,14,也纪应力腐蚀裂纹的起点。通常溶液中含微量的0即可能引起应力腐蚀破裂,0浓度越高。奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的敏感性越在冷凝冷却器中,换热管距出口端管孔定范围内有冷却水的停滞区。该区域的存在使此处局部过热,造成冷却水中,厂浓缩,导致奥氏体不锈钢发氯化物应力腐蚀破裂,在冷凝冷却器的入管端,1汗换热管温度较15,同样存,化物应力腐蚀破裂的可能。对氯化物引起的应力腐蚀而言,温度上时须特别注意应力腐蚀裂纹的发生从冷凝冷却器的设计参数来看,换热管壁温度远高于100,因此为氯化物应力腐蚀创造了条件。如果水质热不佳而侦部过热,吆力腐蚀裂纹在这些嗔位发十水质的其他指标如碱度也值也会对应力腐蚀产生影响。[br]  2.1.4连多硫酸的影响1连多硫酸般在设备停工期间产生。设备在运行,高温及和3存在的条件下会产1.[br]  l停工时,FeSW进入系统中的02和H20发生作用而生成连多硫酸。连多硫酸与上述应力联合作用,也可产生应力腐蚀。[br]  2.2疲劳腐蚀在换热管出口管端冷却水的停滞区,金属局部过热。使水济解氧浓缩并析出尽竹冷却水为除闱水,但由于操作条件波动等因素,水中仍,定量的济解轼,降低了金属的抗彼劳强度。随着水温的升高,局部过热处的水由液态变为气态而挥发,此处再由液态水占据,重复这沸腾过程,由此产生交变热应力,导致金属泔移讥穿透面膜,形成无保护胶的台阶,从而使该处成为活化态。管程的酸性过程气体快速腐蚀活化也引起裂纹成核形成腐蚀疲2.3缝隙腐蚀在焊胀连接时,如果胀接质量存在问,就会使竹与管板之间存在微间隙。微间隙的存在为缝隙腐蚀创造了必要条件。作缝隙腐蚀的初期阶段,缝隙内外发生的是氧去极化的均匀腐蚀。但由于缝隙内介质冷却水是停滞的,不能对流流动,氧的扩散补充困难,因此构成了宏观的氧浓差电池缺氧的缝内成为阳极。缝外为阴极。由于作为阳极的缝内面枳比缝外面积小得多。于是将以较大的速度进厅阳极溶解反应16.而缝隙外发生以下反应,2+2出0+464,并受定程度的保护。阴阳极的腐蚀产物在缝口相遇形成次产物而沉积,逐步及展为闭塞电池,腐蚀进入了发展阶段,此时,缝隙里的金屈离子因难于向外扩散而使缝内正电萜增高,为了维持电荷平衡,必然有带负电荷的阴离子特,是厂的移入。结,缝内的金属氯化物1浓度不断增加,氯化物1进步水解成氢氧化物和游离酸2010十1.缝隙中酸度增人导致+镑钢钝化脱破裂。同,厂浓度的增阻碍了破裂处钝化脱的冉牛。使阳极溶解继续进行,加速了缝隙内的腐蚀4.[br]  2.4孔蚀如果冷却水质的硬度过人。就有可能使换热管壁结垢,造成此处局部过热,引起水中氯离子富集。[br]  当氯离子浓度达到定值时,极易在结垢处引发孔蚀,造成管束穿孔泄偏,孔蚀的发生往往会诱发应力腐蚀破裂2.5露点腐蚀和酸腐蚀在硫磺回收的反应过程气中,除了硫蒸气氧化硫硫化氢等腐蚀性气体外,还含有水蒸汽和部分氧化硫由氧化硫氧化而得。从工艺角度出发。降低过,气的温度,可降低过积气中硫蒸气的分压,从而提高硫的收率。该回收工艺中,过程气经级冷凝冷却器换热1温度为160.经级冷凝冷却器换热后温度为130,然。据文献报1.当浞合气体中含,3的硫时。露点温度也可以说是硫酸的唼点温度为20150.闪此。该工艺中过程气体冷却后的温度与其,点比较接近。或在范内波动。故很,可能形成露点腐蚀802和803在温度低于,点时与水结合。分,形成出3,3和1洛,4.尽管冷凝冷却器出门端有央套作热。使出口温度达到170.似由于操作条件的波动。换热管束未被伴热保温的部位仍有可能在露点温度之下,因而存在露点腐蚀的可能。同时应力腐蚀和腐蚀疲劳产牛的裂纹还可能使壳程中的水渗入管程,既促使露点腐蚀,又形成了酸腐蚀酸性气与水反应。生成凝酸。造成管束腐蚀穿孔。[br]  2.6硫化腐蚀过程气进入级冷凝冷却器时,其温度为350.当碳钢设备金属温度超过31时就会发牛高温硫化腐蚀。闪此。对级冷凝冷却器而言。进程管2.7其他原因换热管束产生泄漏常采用坫管作为应总措施。然而此方法有可能4致更严束的破坏,以至使管束很快报废。这是因,你塞后的管子内没有介质流动,其温度大致等于壳程介质的温度。而管秤和壳程的温度相差很大,因此已堵管和未堵管的温差很大,产生较大的热应力,加速了管束的破坏。[br]  3防腐对策3.1改进换热管与管板的连接结构换热管与管板的连接宜采用强度焊贴胀法,此连接方式可消除缝隙使列管紧贴管板。改传热效果。同,还可消除焊接残余应力。这种方式对干冷凝冷却器可能发生的高温硫化腐蚀应力腐蚀及缝隙腐蚀能够起到有效的防止作,当然,焊胀的质量足取得较好防腐效果的关键。[br]  3.2不锈钢焊后处理1奶,奥氏体不锈钢焊接条件下出现刀状腐蚀简称刀蚀,使焊缝相贴近的热影响区产生很薄的敏化层,在应力和腐蚀介质的作用下,易形成分孔和裂纹。因此,对不钱钢材质的列馆和管板焊接77.立进行局部的固溶处理。同,小1锈钢焊缝焊接之后应用酸洗膏和钝化膏进行酸洗钝化。[br]  3.3进行合理的防腐设计对于级冷凝冷却器。为了防止高温硫化腐蚀。[br]  管程箱和入口管板应用耐热衬里加以保护,避免热气体直接接触钢板。在紧靠管板处。气侧和水侧的温差较九传热量也大大杲蒸将冲刷管板和紧靠管板的换热管管段。使其难以直浸泡在水中而超温。因此,为了保护入口换热管段免受高温气体的硫化腐蚀,应在入口管段内插入高温陶瓷保护衬管。[br]  衬管伸入列管定的距离,便可使该处蒸气发生量相对下降。从使列管入处管,的温度降低。设计简4.[br]  6油大学学报自然科学版3.4选用耐蚀性能更好的材料鉴予村质的耐硫化腐蚀及应力腐蚀性较差,因此可考虑换用其他耐蚀性能较好的材料,如碳钢渗铝材料。碳钢渗铝是对碳钢面进行合金化处理,在碳钢面上形成致密的铝铁合金,渗层与基体结合力很强,且不影响碳钢的传热性能。[br]  渗错钢具有较好的耐蚀性,它对5,25,3出3比,海水等介质的耐蚀忭足碳钢的440倍,而抗高温氧化能力则超过了89几是我国目前抗高温硫化氢腐蚀的较好材料。此外,也可选耐硫酸布点财,0钢或既耐硫酸腐蚀又耐连多硫酸应力腐蚀开裂的双相不锈钼。[br]  3.5工艺防腐加强水质管理,严格控制有关指标,尤其是氯离子。以符合1艺规定要求,装置1设谷管线内不应有任何酸性介质残硫过程气存在于设备和管线内。凡不须打开检查的设备和管线应充满氮气,保持密封,防止系统湿气的冷凝,温度保持在系统压力所付应的露点以上,硫冷凝冷却器内的腐蚀产物硫化1铁泥状沉积物等不水清洗,应用惰性气体清理,并保持干燥。[br]  4结束语冷凝冷却器的腐蚀是硫磺回收装置中普遍存在凝冷却器腐蚀的控制是个系统工程,涉及到冷却器的设计制造水质处理工艺操作等许多方面。[br]  在生产实践中,为了延长冷凝冷却器的运行周期,必须采取综合治理的防腐措施,只有这样,才能保证整个硫磺回收装置安全平稳地运行,避免由此而造成焦馥杰。焊接结构分析基础叫。上海上海科学技术陆世英,等。不锈钢应力腐蚀事故分析与耐应力腐蚀不锈咀叫。北京原子能出版社,1985.[br]  4美赛德赖克斯著。不锈钢的腐蚀叫。吴剑译。北京机械工业出版社,1986.[br]  中国石油化工设备管理协会设备防腐专业组。石油化装置设备腐蚀与防护手册肘。北京中国石化出崔思贤。中石化工业中连多硫酸引起的应力腐蚀开裂柃代防护记。石油化工腐蚀4防护。199315.[br]  8谷其发,李文戈。炼油厂设备腐蚀与防护解肘。北京中国石化出版社。2.[br]  9魏宝明。金属腐蚀,论及成1.北京化学工业出iq张福厚。钢省煤器及个预热器。石泊化工设责任编,李兰芝石油大学又项科研成果达到国际领先水平由石油大学华东机电工程学院博士生导师王勇教授主持完成的山东省自然科学基金资助项目瓷釉涂层管道接头耐蚀性的研究近日通过了山东省科技厅组织的专家鉴定,鉴定委员会致认为,该技术填补了国内外空白,居国际领先水平。[br]  科研人员深入研宄了瓷釉涂层与金属的润湿性密着性,以及瓷釉管道焊接的热敏感性和焊后的耐蚀性。获得了焊接接头瓷层密着性耐蚀性的变化规律,探讨了瓷层与金属的密着机理,具有创新性,在理论上有所突破;系统研究了瓷籼涂层管道炸接接头的防护措施,创造性地提管逍焊口喷焊防护新技术,解决了瓷釉涂层管道接头防护的技术难,提高了接头的耐蚀性。采用新工艺处理的焊接接头与普通焊接接头相比,延长管道的使用寿命8倍多。[br]  现场应用证明,该项新技术施工工艺简单操作方便,满足了瓷釉涂层管道管口内防护要求,具有明显的经济效益和社会效益及广阔的应用前景,科技处焦念支供搞[br]