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汽提塔的腐蚀问题(换热管高温段腐蚀)问题

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(1) 汽提塔的使用情况绝大多数汽提塔都是由于换热管高温段腐蚀减薄, 无法满足生产负荷要求时被更换。

国外一般要求, 对于25-22-2 不锈钢管束的最小壁厚为1.71mm; 国内根据检验周期确定不锈钢管束的最小壁厚。
检验周期为2a 的要求最小壁厚为1.65mm; 检验周期为1a 的最小壁厚为1.60mm。
汽提塔换热管高温段一般处于上管口向下0.5 ~3.5m 之间。由于此段温度最高, 汽提反应时造成的腐蚀也最为严重, 一般年腐蚀减薄量为0.05mm。大型厂氨汽提工艺的汽提塔目前使用时间最长的有12~13a。
使用钛材的管束, 设备运行6a 左右就开始进行上管头更换。而中型厂使用时间更短, 有些仅使用2a 年后, 就不得不掉头使用。
(2) 汽提塔腐蚀形式汽提塔为一降膜式热交换器, 管程中的物料为尿素、氨、二氧化碳、甲氨和水, 汽提塔列管中进行的反应是甲铵分解的过程, 并且是一个体积膨胀鼓泡冲蚀内壁的工况。在高温高压下对设备的腐蚀较为严重。
氨汽提塔的腐蚀主要是上管板管口冲刷腐蚀, 宏观检查辅以超声波测厚、列管ET、内窥镜检测和管口PT 等检测方法可以确定腐蚀程度。
汽提塔的上下封头是对称的, 当上管板管口腐蚀减薄严重时, 可以掉头使用, 见图5-112、图5-113。


某厂的汽提塔钛管对分布于不同位置的10 根气提管进行跟踪测量, 结果表明, 减薄区距上管口400mm 处趋于明显, 500mm 处最大, 至800mm 处恢复正常。
气提管上部局部出现的减薄远远超出了减薄率<0.05mm· a-1 设计要求, 大大缩短了气提塔的使用寿命。对气提管取样解剖分析, 管内有壁黄白色的疏松黏附物, 见图5-114。

采用能谱X 射线扫描并结合电镜观察确定表面膜的厚度为20~40μm, 见图5-115, 比正常的氧化膜、阳极钝化膜或高温大气氧化膜厚得多。
但表面膜与基体的结合力很低, 用HNO3 +HF 混合液清洗3~4min 后, 即成块脱落。电镜观察发现表面膜呈现有龟裂泥状花样、凹坑、沟槽或单个裂纹,见图5-116~图5-118。

由于钛的耐蚀性主要靠表面一层牢固致密的氧化膜, 因此可以认为表面膜的破裂是气提管腐蚀减薄的直接原因。
由此可见, 气提管的减薄是气泡的机械损伤和介质腐蚀联合作用的结果, 是一种较为典型的气穴腐蚀。
由于气提管内壁的膜厚达20μm 以上, 在塔内正常供氧条件下内壁表面的膜无法完全愈合。所以介质的腐蚀一直在膜下不同的部位进行, 形成了一边在造膜, 一边在腐蚀, 一边又在气泡作用下破坏膜的情况。

一般来说, 在尿素甲铵液中, 钛材耐蚀性优于18-8 和25-22-2 型不锈钢, 但抗抗冲刷腐蚀、汽蚀性能不如25-22-2 型不锈钢。氨汽提工艺的汽提塔换热管有些采用奥氏体不锈钢(2RE69) 内衬锆材的复合金属管后, 有效的抵抗了该部位的冲刷腐蚀。根据对大化肥汽提塔25-22-2 列管减薄情况, 腐蚀减薄主要在列管上段距管口5m 以上的范围内。
5m 以下减薄很小, 但管内壁结垢逐渐严重。一般的年减薄率小于0.05mm · a-1 , 但是赤天化、云天化、金陵、洞氮、安庆和广石化的减薄率比较高, 超过0.1mm· a-1 。
造成这种情况的原因有两个方面: 
一是材质本身的问题, 据有关资料介绍, 使用西德VDM 制造的汽提塔列管的有赤天化、云天化、金陵、安庆和广石化5 个厂家, VDM 厂家汽提管的休氏试验值比Sandvik厂家的管束试验值搞出1 倍, 且其化学成分中的有害元素P、 Si 等也比Sandvik 高,所以这几个厂的汽提管的年腐蚀率比其他Sandvik 厂的年腐蚀率高近1 倍; 
二是生产负荷低工艺操作不稳定, 也是一个重要的因素。
赤天化和云天化两厂从1987 年到1999 年都处于较低负荷下运行, 赤天化从1987 年10 月到1989 年2 月期间, 负荷低达65%, 云天化也低于80%。
在这一期间平均年腐蚀率达0.19mm· a-1 。由于生产负荷低, 造成工艺操作波动,介质分配不均, 供氧量控制困难等问题, 这都会引起腐蚀加剧。

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