淺談尿素高壓甲胺冷凝器腐蝕和防護范文

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摘要：尿素裝置的腐蝕極為常見，如設備的材質、介質環境等因素都會在一定程度上導致尿素裝置的腐蝕，從而影響其安全穩定運行，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象，對其腐蝕的特點和原因進行探索，并提出相應的防護措施，保障尿素生產系統平穩運行。

關鍵詞：尿素裝置；高壓甲胺冷凝器；腐蝕；防護

高壓甲胺冷凝器是一種用于生產尿素的設施裝置，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。當所需原料在彎形管產生反應并釋放出大量熱量時，被低壓殼的開水吸收，由于管程和換熱管是不銹鋼材料，形成的蒸汽供整個裝置使用。在使用高壓甲胺冷凝器生產尿素時，會出現Ni含量超標的情況，在平時檢測與維修設備時存在很多地方腐蝕現象。針對這一問題，我們將探討腐蝕的成因及所采取的防護措施。

1高壓甲胺冷凝器腐蝕的特點

1.1襯里的腐蝕

質量比較好的用于生產尿素的不銹鋼和鈦，具有表面粗糙、沒有光澤，并且襯里有劃痕，整個筒體承壓層厚度變薄的情況。整個設備下半部分腐蝕現象比較嚴重，其腐蝕進展程度和工作環境條件改變、筒體鈍化膜質量以及整個裝置高壓位置存在很大關系。在正常工作情況下，腐蝕進展程度緩慢，其厚度與完整性均能得以維持，對設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白色狀態，而筒體管箱里面有黑色現象。筒體與焊接部分呈現刀形腐蝕，焊接接頭有黑色現象，焊接向內凹陷，有很少部分焊接表面粗糙。筒體塔內部焊接呈現腐蝕坑現象較嚴重，并且這些腐蝕坑面積較大，有一定深度，發展嚴重會影響到碳鋼層。

1.3換熱管的腐蝕

由于該裝置用到的列管比較多，而列管難免會出現質量問題，由此會導致腐蝕裂紋的出現。而生產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，從而會使這些列管產生腐蝕，影響該設備正常運轉，嚴重時會有裂紋甚至腐蝕穿透的情況，部分列管還會有因為腐蝕而變薄，極個別列管受腐蝕影響導致管壁厚度降低。1.4E104上部管板及列管的應力腐蝕由于這部分隔板和列管工作時，溫度能達到175℃，高溫環境下產生的水蒸氣容易使氯離子附著在管壁表面，當這些氯離子達到一定濃度時會產生腐蝕管壁的現象。

1.5設備上的沉積物與應力腐蝕

由于沉淀物在設備列管越積越多，而這些沉淀物主要成分為氯離子，對設備光潔度造成影響，進而腐蝕表面，一旦形成腐蝕，進展速度會非常迅速。

1.6局部腐蝕

局部腐蝕的表現形態有氣孔、焊接縫隙、針孔、裂紋以及深度缺陷等。這種腐蝕現象一般難以察覺，一旦發生會造成筒體穿孔甚至破裂的情況，直接對整體裝置造成危害。一般這種腐蝕表現在金屬表面很小的地方，呈不規則狀態，對設備危害程度極大，在平時檢修時要格外注意。

1.7設備腐蝕的其他形式

除整體設備因素帶來的腐蝕外，還存在個別部件和連接處腐蝕現象。

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，列管腐蝕程度會進一步加大，相應的離子含量增多，而甲胺濃度變小。長期出現這種情況，會造成介質腐蝕筒體金屬現象。

2.2甲銨溶液中有氧含量過小

由于氧在甲胺中會促使筒體不銹鋼產生鈍化現象，致使在設備表面產生一層比較緊密的氧化膜，這層氧化膜有利于阻止腐蝕現象的發生，而甲胺溶液中的氧含量過小，會增大對筒體的腐蝕力度。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，則會導致氧化膜層厚度變薄，磨損速度加快，腐蝕設備的速度也會加快。

2.3工藝介質中硫含量過高

由于硫的化學性質屬于強還原性，甲胺溶液含有的硫會在一定條件下發生反應，對筒體表面的氧化膜進行腐蝕，從而嚴重損害金屬表面。硫含量越高，對設備造成的損害越大。

2.4設備超溫操作

該設置要在一定溫度范圍內進行操作，超過一定溫度會加速設備腐蝕程度。腐蝕的過程是一系類化學反應過程，尤其是超高溫度會使這一過程變得更加明顯，使設備腐蝕速度進一步加快。因此在生產尿素的過程中，溫度是重要因素，要將溫度控制在合理范圍內。

2.5工藝介質中氯離子超標

甲胺溶液中的氯離子會對設備產生一定腐蝕性，而超過一定含量會加速這一過程，從而對設備造成一定損害。在生產尿素的過程中，要對氯離子濃度進行適當控制，以減少對設備的腐蝕程度。水中氯離子含量也是影響設備腐蝕程度的重要因素，當氯離子超過一定限度，便會加速設備腐蝕程度。

2.6保護涂層被破壞

在對設備進行日常檢修過程中，要注意不能使用鐵器等工具敲擊相關筒體表面，因為這樣會對列管內部造成不同的程度傷害，致使保護層脫落，直接對設備造成腐蝕。油脂也會對設備造成一定腐蝕性，尤其在高溫高濕環境下會加速這一反應過程，所以在對設備進行檢修時，要防止油脂污染列管表面。

3高壓甲胺冷卻器防護的措施

3.1涂覆耐腐蝕的防護層

選擇無害、無毒、抗腐蝕能力強，且不會造成水質污染的防護層涂在筒體表面，這種防護層附著性能優良，耐腐蝕性好。市場上有很多質量優秀的防護層可以有效預防離子對不銹鋼的破壞，并達到國際標準。

3.2襯里母材缺陷處理

根據少焊多磨的原則修復襯里受傷較小的劃痕、腐蝕的淺坑和細微的裂紋，必要時選用專用砂輪機進行仔細打磨。當打磨深度很淺時，可以借助手持式氬弧焊進行焊接；在對筒體進行滲透檢查時，要配合鐵素體檢測，鐵素一般不要高于0.6%。

3.3不銹鋼襯里焊縫的缺陷修復

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

3.4換熱列管管口加堵頭

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

3.5帶極堆焊層缺陷修復

對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，然后進行手工氬弧焊補焊，并進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。對于焊接層及其過渡地帶要打磨處理后再焊接，然后再次進行打磨直至表面光滑，同時進行鐵素體檢測合格后，再進行滲透檢查和全面以及氨檢測。

3.6嚴格控制操作溫度，防止設備超溫

使用該設備進行尿素生產，其溫度必須在要求的范圍內，一旦長時間高于允許的溫度范圍，會對設備造成較大程度腐蝕，并且持續高溫時間越長，腐蝕程度越嚴重。因此在生產過程中要嚴格控制工作溫度，不能出現因溫度過高造成腐蝕的情況。一旦發現溫度超出正常范圍，要及時采取促使予以糾正，以防縮短設備使用壽命。

3.7嚴格控制系統的加氧量

生產過程中的加氧量是影響鈍化膜形成的關鍵因素，缺少足夠的加氧量會影響鈍化膜質量，造成腐蝕現象發生。過多的氧氣量會導致生產過程中增加氨的消耗。所以要控制加氧數量，可以略高于控制指標。

3.8控制系統硫含量及氯離子含量

在使用原料時要檢測其中硫的含量，當硫與氯離子的濃度越高對設備的腐蝕程度時，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控制系統氨碳比、水碳比

生產過程中，氨碳比例較高和水碳比例較低的情況，有利于降低對設備的腐蝕程度。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結語

要降低對設備的腐蝕程度，要準確而完整地對設備腐蝕狀態進行分析。一般情況下，設備的耐腐蝕性與設備本身使用的抗腐蝕材料和制造質量和條件以及生產過程中的工藝水平、檢測方式和措施等有關。需要采取一切可能的措施防止甲胺冷凝器泄露，生產過程要遵守相關操作規程，檢修時同樣要根據技術要求進行施工，杜絕片面追求產量而腐蝕設備的現象。

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作者:韓永剛 單位:河南能源化工集團中原大化公司