戴維甲醇合成塔制造全過(guò)程暫時(shí)防銹技術(shù)研究

張虔　張星　郝維勛　張叢生

摘 要：戴維技術(shù)的甲醇合成塔一直依賴于進(jìn)口，制造難度高，在國(guó)內(nèi)制造尚屬首次，尤其制造過(guò)程中對(duì)防銹要求非常苛刻。我們立足于戴維甲醇合成塔制造全過(guò)程，從孔群的防銹、換熱管的防銹、水壓的整體防銹等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究和實(shí)施，摸索出了滿足戴維技術(shù)要求的制造全過(guò)程暫時(shí)防銹技術(shù)。

關(guān)鍵詞：甲醇合成塔;暫時(shí)防銹;防銹技術(shù)

某公司甲醇合成塔項(xiàng)目，是目前國(guó)內(nèi)在建的超大型煤化工項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用英國(guó)戴維公司技術(shù)，由我公司設(shè)計(jì)、制造，是戴維技術(shù)的首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，在國(guó)內(nèi)煤化工行業(yè)具有里程碑式意義。戴維甲醇技術(shù)要求甲醇合成塔在制造廠完工后筒體內(nèi)表面及換熱管的內(nèi)外表面清潔度大部分區(qū)域在不放大的情況下觀察時(shí)，表面應(yīng)無(wú)可見(jiàn)的油、脂和污物，并且?guī)缀鯖](méi)有氧化皮、鐵銹、涂層和外來(lái)雜質(zhì)。少部分區(qū)域至少在不放大的情況下觀察時(shí)，表面應(yīng)無(wú)可見(jiàn)的油、脂和污物，并且沒(méi)有附著不牢的氧化皮、鐵銹、涂層和外來(lái)雜質(zhì)，應(yīng)具有金屬底材的光澤。若達(dá)不到此要求就必須進(jìn)行化學(xué)清洗，防銹要求非?？量?。

1 金屬防銹技術(shù)

金屬生銹是金屬在自然環(huán)境作用下發(fā)生的最普遍的一種自然現(xiàn)象，它是自然環(huán)境諸多因素在金屬表面的化學(xué)、電化學(xué)作用的結(jié)果。為了防銹，多年來(lái)防腐技術(shù)人員采取了多種措施，具體分為三種。第一種是采用冶金材料的技術(shù)，在金屬材料中加入一些具有耐銹蝕元素形成耐銹蝕合金，例如耐候鋼、不銹鋼等，在一般的大氣環(huán)境下具有較強(qiáng)的耐銹蝕能力。第二種是采用表面工程技術(shù)，在金屬表面上復(fù)合一層或多層電鍍層、熱噴涂層、油漆層、非金屬層等，發(fā)揮“永久”耐蝕、耐磨等作用。第三種是采用暫時(shí)防銹技術(shù)，在金屬表面上涂敷或噴涂一層防銹油、防銹劑、防銹膏或在密閉空間內(nèi)放置氣相防銹劑等，起到工序間防銹、臨時(shí)防銹的作用。

在防銹劑、防銹油使用開(kāi)始，西方世界就有“暫時(shí)性防銹”的提法。而在我們的暫時(shí)防銹事業(yè)起源于新中國(guó)成立初期，當(dāng)時(shí)工廠生產(chǎn)的工件或產(chǎn)品銹蝕非常嚴(yán)重，隨之就產(chǎn)生了一批防腐技術(shù)先輩從事暫時(shí)防銹技術(shù)的研究。目前，較為成熟的暫時(shí)防銹技術(shù)主要有兩類(lèi)：

第一類(lèi)是防銹劑、防銹油、防銹切削液等。涂敷在金屬表面后在金屬表面形成一層阻止水和氧與金屬表面接觸的屏蔽涂層，而起到防腐作用。

第二類(lèi)是氣相緩蝕劑等。在潮濕空氣作用下水解或離解，分解出揮發(fā)性的保護(hù)基團(tuán)，沉積到金屬表面并起緩蝕作用防止水汽與金屬表面接觸，進(jìn)而防止銹蝕。

2 戴維甲醇合成塔的防銹技術(shù)

戴維甲醇合成塔所用的材料耐銹蝕能力很差。制造期間恰逢雨季，不采取防銹措施，非常容易生銹，進(jìn)而發(fā)生點(diǎn)蝕，影響材料的性能。根據(jù)戴維甲醇合成塔的制造工藝，將甲醇合成塔的制造全過(guò)程分為3個(gè)防銹點(diǎn)，主要包括孔群的防銹、換熱管的防銹、水壓的整體防銹。并對(duì)其適用的9種防銹方案進(jìn)行論證分析，具體如下：

2.1 孔群的防銹

甲醇合成塔的氣體出口收集器、氣體入口分布器和熱電偶套管按照相應(yīng)產(chǎn)品圖紙和技術(shù)文件的要求，應(yīng)分別加工Ф3mm、Ф2mm和Ф1mm的孔群，由于開(kāi)孔尺寸較小且數(shù)量較多，同時(shí)部件筒身的材質(zhì)在加工制造過(guò)程中易產(chǎn)生銹蝕，進(jìn)而堵塞孔群，且孔群為外協(xié)加工，所以從孔群的鉆取、孔群的存放、孔群的運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行防銹，以保證部件表面質(zhì)量。

2.2 換熱管的防銹

甲醇合成塔的換熱管采用碳鋼材質(zhì)，防銹能力很差。在潮濕空氣中極易銹蝕，同時(shí)由于換熱管的壁厚非常厚，一旦防護(hù)不當(dāng)或不采取防護(hù)措施，很容易出現(xiàn)銹蝕坑，導(dǎo)致?lián)Q熱管報(bào)廢。換熱管外購(gòu)后，在公司內(nèi)需歷經(jīng)換熱管加工、水壓試驗(yàn)、存放、串管等工序，需采用相應(yīng)的防銹措施，保證換熱管的質(zhì)量。

2.3 水壓的整體防銹

甲醇合成塔需對(duì)殼程和管程部分分別進(jìn)行水壓試驗(yàn)。由于殼程部分的體積較大，水壓試驗(yàn)注水需要20-30h，按照水壓工藝保溫一定時(shí)間后，排水時(shí)間大概需要10-20h。在注水及排水過(guò)程中，由于水溫高、濕度大，非常容易生成大量浮銹，因此，采用水中添加一定比例的水基緩蝕劑的方式進(jìn)行防銹。水壓的整體防銹工藝如下圖1。

另外，在水壓防銹過(guò)程中還需注意以下幾點(diǎn)：①水壓試驗(yàn)應(yīng)采用潔凈水進(jìn)行，水中Cl-含量應(yīng)≤25mg/L。水溫應(yīng)不小于15℃，且不宜大于30℃;②水壓試驗(yàn)的上水和排水過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制，盡量縮短上水和排水時(shí)間，以保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量;③水壓試驗(yàn)后，應(yīng)立即將水排盡，并進(jìn)行干燥處理。管程采用干燥無(wú)油的壓縮空氣吹干，殼程采用通入氮?dú)獗Ｗo(hù)的熱處理爐烘干;④設(shè)備干燥后，應(yīng)立即按照工藝文件的要求進(jìn)行充氮包裝，不宜在空氣中長(zhǎng)時(shí)間暴露。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)常用的9種防銹技術(shù)進(jìn)行研究，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合甲醇合成塔的3個(gè)防銹節(jié)點(diǎn)的實(shí)際工況，選擇適宜的防銹技術(shù)。同時(shí)，密切跟蹤其實(shí)施執(zhí)行情況，督促其按照方案實(shí)施，最終甲醇合成塔的內(nèi)表面及換熱管內(nèi)外表面滿足了戴維技術(shù)的要求，為下一步戴維技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王一建，王余高.金屬銹蝕原理與暫時(shí)防銹[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017.

作者簡(jiǎn)介：

張虔（1986- ），男，山西垣曲人，大學(xué)本科，工程師，主要從事金屬材料的腐蝕與防護(hù)工作。