煤化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)

劉小明

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古多倫 027300）

1 煤化工腐蝕基礎(chǔ)知識(shí)

煤化工企業(yè)工藝復(fù)雜、工藝鏈較長，且原材料煤中含一定量的腐蝕介質(zhì)，工藝介質(zhì)中含有硫化物、氯離子、酸液、堿液等各類腐蝕介質(zhì)的工藝物料，這些易腐蝕介質(zhì)造成設(shè)備、管道、閥門、機(jī)泵等腐蝕失效故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行，建立行之有效的防腐蝕管理機(jī)制是維持設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行必須要進(jìn)行管控的重要工作。

目前煤化工企業(yè)存在的各類腐蝕情況為：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕、疲勞腐蝕、磨損腐蝕、選擇性腐蝕。

2 腐蝕類型與防護(hù)

按照工藝特點(diǎn)和實(shí)際的腐蝕防護(hù)難點(diǎn)，主要按照以下大類進(jìn)行腐蝕防護(hù)工作。包含：關(guān)鍵設(shè)備腐蝕及防護(hù)（包括氣化爐、電站鍋爐、動(dòng)力脫硫系統(tǒng)等）；循環(huán)水類設(shè)備及管道腐蝕與防護(hù)（包括循環(huán)水換熱器、循環(huán)水管道等）；渣水、灰、煤粉等固體介質(zhì)類設(shè)備及管道（包括氣化渣水管線、煤管線、輸灰管線等）；儲(chǔ)罐類設(shè)備腐蝕與防護(hù)（包括常壓儲(chǔ)罐、全壓儲(chǔ)罐等）。

2.1 關(guān)鍵設(shè)備腐蝕及防護(hù)

2.1.1 關(guān)鍵設(shè)備腐蝕及防護(hù)（氣化爐）2.1.1.1 主要腐蝕類型及腐蝕機(jī)理

氣化爐內(nèi)件及附屬管線設(shè)備等存在的腐蝕主要是水冷壁、輸氣導(dǎo)管、急冷段及平臺(tái)經(jīng)煤渣及飛灰沖刷磨蝕；激冷循環(huán)氣管線中H2S、HCl、NH4Cl、H2、CO2等腐蝕物引起的化學(xué)或電化學(xué)腐蝕等。

氣化爐重點(diǎn)部位激冷氣管線入口三通內(nèi)外腐蝕情況。如圖1所示。

圖1 激冷氣三通內(nèi)部腐蝕狀態(tài)

2.1.1.2 目前防護(hù)措施及意見

對于水冷壁、輸氣導(dǎo)管、急冷段及平臺(tái)經(jīng)煤渣及飛灰沖刷磨蝕，利用周期性的檢修對易沖刷磨蝕位置進(jìn)行全面的檢驗(yàn)和維修。針對近十年對殼牌氣化爐運(yùn)行和檢修情況的摸索，總結(jié)出一套適合氣化爐長周期運(yùn)行的檢查檢測方案，除壓力容器強(qiáng)制檢驗(yàn)外，每三年委托專業(yè)的檢測隊(duì)伍依據(jù)殼牌氣化爐全面檢測指導(dǎo)文件，對氣化爐本體及內(nèi)件進(jìn)行一次全面的專業(yè)測評，并出具檢驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)檢查情況及整改意見進(jìn)行逐項(xiàng)維修。

2.1.2 關(guān)鍵設(shè)備腐蝕及防護(hù)（電站鍋爐）

2.1.2.1 主要腐蝕類型機(jī)理和類型

因鍋爐材質(zhì)長期處于高溫、高壓、飛灰等較為惡劣環(huán)境，鍋爐的材質(zhì)主要有磨蝕、吹蝕、高溫腐蝕、氫腐蝕、氧腐蝕等主要類型。磨蝕又分為飛灰磨損、機(jī)械磨損，主要原因?yàn)轱w灰對材質(zhì)造成磨損和鍋爐的各部件的機(jī)械磨損。吹蝕則由吹灰器故障或吹灰器工作區(qū)域的受熱面防護(hù)不良引起吹損。同時(shí)在煙溫大于700℃的區(qū)域內(nèi)，高溫條件下受熱面與含有高硫的腐蝕性燃料和高溫?zé)煔饨佑|，易發(fā)生高溫腐蝕。

2.1.2.2 主要部位監(jiān)測工作

鍋爐的設(shè)備材料腐蝕監(jiān)測工作主要以防磨防爆和金屬監(jiān)督工作來開展。通過金屬監(jiān)督來監(jiān)測鍋爐金屬材料的劣化趨勢，利用無損檢測手段，對鍋爐的金屬材料建立數(shù)據(jù)檔案，確保鍋爐系統(tǒng)處于健康水平。企業(yè)應(yīng)立足于自身建立專項(xiàng)防磨防爆小組，加大培訓(xùn)力度，一來提升專業(yè)人員對鍋爐系統(tǒng)的熟悉度與掌握程度，二來可以有效避免外部單位制約并節(jié)約費(fèi)用。同時(shí)建立整齊、統(tǒng)一的檢測臺(tái)賬，組織專項(xiàng)小組定期開展數(shù)據(jù)比對、分析，持續(xù)依托檢測數(shù)據(jù)科學(xué)指導(dǎo)鍋爐安全運(yùn)行并計(jì)劃性開展檢修消缺工作。

2.2 循環(huán)水類設(shè)備及管道腐蝕與防護(hù)

2.2.1 循環(huán)水類設(shè)備及管道腐蝕與防護(hù)（循環(huán)水換熱器）

2.2.1.1 主要腐蝕類型及腐蝕機(jī)理換熱器主要涉及的腐蝕類型包括應(yīng)力腐蝕、電化學(xué)腐蝕及化學(xué)腐蝕、生物腐蝕等。

2.2.1.2 換熱器主要腐蝕位置

（1）換熱管腐蝕

由于介質(zhì)中污垢、水垢以及入口介質(zhì)的渦流磨損易使換熱管產(chǎn)生腐蝕，特別是在入口端的40～50mm處的管端腐蝕，這主要是由于流體在死角處產(chǎn)生渦流擾動(dòng)有關(guān)。

（2）列管與管板、折流板連接處的腐蝕

換熱管與管板連接部位及換熱管與折流板交界處都有應(yīng)力集中，容易在脹管部位出現(xiàn)裂紋，當(dāng)管束與管板存在間隙時(shí)，易產(chǎn)生Cl+的聚積及氧的濃差，從而容易在換熱管表面形成點(diǎn)坑或間隙腐蝕使它成為SCC的裂源。換熱管與折流板交界處的破裂，往往是由于換熱管長，折流板多，管束稍有彎曲，容易造成管壁與折流板處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，加之間隙的存在，故其交界處成為應(yīng)力腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)。

2.2.1.3 防護(hù)措施及意見

利用停車檢修機(jī)會(huì)，組織設(shè)備專業(yè)對全廠換熱器進(jìn)行全面摸排，主要對 “帶病”換熱器、多年未檢修的換熱器、循環(huán)水易發(fā)生故障的換熱器進(jìn)行梳理，形成換熱器情況專項(xiàng)匯報(bào)材料，用以指導(dǎo)下一步全廠換熱器更新依據(jù)。

換熱器檢查過程中，采用電渦流的檢測手段對管束壁厚進(jìn)行測量和跟蹤，每臺(tái)換熱器管束抽檢比例為5%。同時(shí)，對已發(fā)生腐蝕泄漏的換熱器管束進(jìn)行抽管取樣做測厚及金相檢測，觀察金相變化，從而判斷腐蝕機(jī)理并制定防腐蝕措施。如圖2，圖3所示。

圖2 一級(jí)液硫冷凝器管程酸氣化學(xué)腐蝕

圖3 廢水冷卻器不銹鋼板片應(yīng)力腐蝕

2.2.1.4 換熱器防腐蝕新技術(shù)引進(jìn)

此外，為做好換熱器腐蝕防護(hù)工作，引進(jìn)專業(yè)的換熱器內(nèi)防腐框架隊(duì)伍，預(yù)防性對易腐蝕換熱器進(jìn)行內(nèi)部防腐，有效解決換熱器的管束、管板腐蝕問題；而針對管板與管束漲接位置的腐蝕泄漏問題，引進(jìn)新型專利技術(shù)，利用新型高分子碳納米材料對損壞管板進(jìn)行修復(fù)，增強(qiáng)管板腐蝕抗性，延長使用壽命；此技術(shù)，試驗(yàn)驗(yàn)證效果較好。

凈水裝置結(jié)晶換熱器管板修復(fù)效果，如圖4所示。

圖4 換熱器管板涂層修復(fù)前后對比圖

2.2.2 循環(huán)水類設(shè)備及管道腐蝕與防護(hù)（循環(huán)水管道）

2.2.2.1 主要腐蝕類型及腐蝕機(jī)理

循環(huán)水管道指標(biāo)氯離子、電導(dǎo)率、濁度較高，易造成循環(huán)水管道腐蝕，主要腐蝕類型為磨損腐蝕、化學(xué)腐蝕、氫腐蝕及點(diǎn)蝕等。

2.2.2.2 防護(hù)措施及意見

每年根據(jù)易腐蝕管道臺(tái)賬建立檢修檢測計(jì)劃，定期對各類管道進(jìn)行測厚，分析管道的腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)問題根據(jù)檢修周期和計(jì)劃及時(shí)維修或更換，保證管道的完好性。隨大檢修工作開展的同時(shí)對地埋管道部分進(jìn)行取樣直觀分析，判斷管道腐蝕情況及點(diǎn)蝕狀態(tài)，可以最大限度避免檢測誤差引起的判斷。

為保證循環(huán)水換熱器腐蝕情況，依靠在循環(huán)水系統(tǒng)中設(shè)置檢測換熱器，通過定期對掛片進(jìn)行檢測，分析掛片腐蝕速率，指導(dǎo)換熱器材質(zhì)腐蝕劣化傾向。

2.3 渣水、灰、煤粉等固體介質(zhì)類設(shè)備及管道

主要包括煤氣化裝置渣水管線、涉煤管線、輸灰管線等易沖刷、磨蝕管線。

2.3.1 主要腐蝕類型和機(jī)理

此類管線腐蝕的類型均為沖刷磨蝕。機(jī)理為煤渣、飛灰、煤粉等固體塊狀或顆粒介質(zhì)經(jīng)過自重或輸送氣體帶動(dòng)，對管道管段、彎頭、三通等管件造成的沖刷磨蝕。

2.3.2 目前防護(hù)措施及建議

針對煤氣化裝置渣水管線的磨損，通過對渣水管線進(jìn)行內(nèi)部襯耐磨陶瓷的工藝進(jìn)行防磨蝕管控。動(dòng)力輸灰管線每年進(jìn)行不少于4次的測厚檢測，對輸灰管線的管壁進(jìn)行檢測，根據(jù)測厚情況，利用短停和大檢修對壁厚減薄嚴(yán)重部位進(jìn)行更換。煤氣化裝置煤粉管線的磨蝕也很嚴(yán)重，易出現(xiàn)管道漏粉，且易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，每年根據(jù)測厚臺(tái)賬進(jìn)行檢修或更換。內(nèi)部腐蝕情況如圖5所示。

圖5 鍋爐輸灰管道內(nèi)部磨蝕情況

為提高管道防腐能力，采取設(shè)備管道襯膠襯塑襯陶瓷修復(fù)項(xiàng)目，聘請專業(yè)隊(duì)伍對易腐蝕管道進(jìn)行襯膠襯塑襯陶瓷防腐作業(yè)或檢測，全面提高管道防腐效果。

2.4 儲(chǔ)罐的腐蝕與防護(hù)

2.4.1 主要腐蝕類型及腐蝕機(jī)理

儲(chǔ)罐的腐蝕一般為液體腐蝕，既有化學(xué)腐蝕也有電化學(xué)腐蝕。

2.4.2 目前防護(hù)措施及建議

針對壓力儲(chǔ)罐的腐蝕與防護(hù)，依照固容規(guī)要求定期由屬地政府特種設(shè)備被檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)并出具檢驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)制定《設(shè)備及管道測厚管理細(xì)則》，要求儲(chǔ)罐所屬單位每年對一般儲(chǔ)罐進(jìn)行測厚檢測，結(jié)合外觀檢查形成自檢報(bào)告。對于易腐蝕介質(zhì)儲(chǔ)罐的測厚則每半年進(jìn)行一次，同時(shí)根據(jù)測厚結(jié)果分析計(jì)算出腐蝕速率，對于腐蝕速率過大的儲(chǔ)罐縮小測厚周期，并根據(jù)測厚數(shù)據(jù)進(jìn)行年度儲(chǔ)罐檢修工作。針對常壓儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)，除執(zhí)行《設(shè)備腐蝕與防護(hù)管理辦法》外，還需編制《常壓容器管理辦法》對常壓儲(chǔ)罐的腐蝕防護(hù)規(guī)定具體要求。

3 結(jié)束語

針對存放易腐蝕介質(zhì)的儲(chǔ)罐，建立易腐蝕儲(chǔ)罐臺(tái)賬，根據(jù)儲(chǔ)罐介質(zhì)性質(zhì)不同及使用情況，每年編制易腐蝕儲(chǔ)罐年度檢修計(jì)劃，制定合理的全面檢查內(nèi)容和周期，按照計(jì)劃制定相應(yīng)方案并落實(shí)，并在設(shè)備技術(shù)檔案中及時(shí)歸檔，定期對比分析。