陽極保護濃硫酸管道的使用與改進

江紅衛

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

陽極保護濃硫酸管道的使用與改進

江紅衛

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

簡要敘述貴溪冶煉廠硫酸生產工藝中干吸工序不銹鋼陽極保護濃硫酸管道在實際生產中的運用情況，主要介紹兩套管道使用對比、管道腐蝕程度、腐蝕部位分析、日常漏酸處理等內容，查找管道腐蝕的各個原因，并通過對管道及負壓管的配置等改進措施解決陽極保護控制系統電位波動大的問題，延長管道使用壽命，實現硫酸長周期安全穩定生產。

不銹鋼；濃硫酸；管道；腐蝕；電位；控制；措施

1 引言

貴溪冶煉廠是江銅集團下屬單位， 1985年12月建成投產，經過富氧挖潛、“1542”、二期、三期、新30萬t及完善改造等多次的改擴建［1］，目前已形成冶煉兩個系統、制酸四個系列，總產能為1000kt/a陰極銅、1850kt/a硫酸的生產規模。

硫酸生產中濃硫酸輸送最常用的是鑄鐵管［2］。鑄鐵管基本是靠壁厚來增加使用壽命，并且存在管道重量大、法蘭連接點多，漏酸隱患點多等缺點。在實際生產中，管道的損壞多以“砂眼”蝕穿和脆性開裂這兩種突發損壞形式出現，極易造成安全生產事故，增加系統非計劃性停車時間。將普通1Cr18Ni9Ti、304、304L、316、316L等不銹鋼［3］配以陽極保護［4］技術，應用于高溫濃硫酸輸送管道的使用上，實際應用中大部分管道防腐蝕效果較好，使用壽命較長，但在吸收塔回酸管道上，由于酸溫高、塔內壓力變化造成控制系統電位波動，出現管道腐蝕加劇，使用效果不理想的情況。

2 陽極保護酸管原理與控制

陽極保護酸管工作原理與陽極保護不銹鋼酸冷卻器一致［5］，但結構不同，陰極為若干個均勻布置在管道上的點狀陰極串聯而成，陽極為整個管道。參比電極根據管道長 度均勻布置在管道上［6］。陽極保護管道控制原理如圖1。適用范圍及要求見表1。控制參數見表2。

圖1 陽極保護管道控制原理

表1 陽極保護管道適用范圍及要求

表2 陽極保護管道控制參數

3 貴冶陽極保護酸管使用情況

貴冶硫酸三系列干吸一吸塔回酸管2007年投產時為DN800鑄鐵管，由于管道口徑大，制作難度大，質量難以保證。檢修過程中鑄鐵管道重量大，安裝空間狹小，導致檢修不便，并存在一定的安全隱患。車間于2010年年修期間將1AT回酸管全部更換為不銹鋼陽極保護管。使用兩年半后，塔下部回酸管頭出現點蝕漏酸，進行局部貼補，目前漏酸點逐步擴大，漏點增多，進行壁厚測試，局部腐蝕加劇，情況如圖2、圖3。

圖2 三系列一吸塔回酸管彎頭處出現腐蝕

圖3 三系列酸封頂部腐蝕

測厚情況如表3。

硫酸四系列2011年11月建成投產。其中干吸工序濃酸管道均采用各類不銹鋼材質，主要包括316SS、304SS、XDS-2、XDS-8等材質，投入使用2年后，吸收塔回酸管出現腐蝕泄漏，2014年漏酸點逐步擴大，漏點增多，整個吸收塔回酸管酸封前管道下半部腐蝕變薄，情況如圖4、圖5。

測厚情況如表4和表5。

通過對循環酸管不同部分進行測厚比較分析，腐蝕嚴重的管道主要是各塔回酸管，尤其是一吸塔回酸管，而泵出口管和入塔管整體效果較好，測厚

表3 三系列一吸塔陽極保護管道測試數據mm

圖4 四系列一吸塔回酸管彎頭

圖5 四系列回酸管電極焊縫

表4 四系列一吸塔陽極保護管道測試數據 mm

表5 四系列二吸塔陽極保護管道測試數據mm

顯示正常,日常生產也沒出現泄漏點。

4 一吸塔回酸管腐蝕原因分析

通過日常數據跟蹤，管道檢修情況，分析主要原因如下：

（1）生產負荷波動：由于冶煉CF作業為周期性作業，硫酸干吸酸濃、酸溫受系統負荷變化而波動，造成陽極保護電位波動大，如圖6。

圖6 電位不定期突然上升

（2）循環酸溫較高：根據實際運行情況，當酸溫超過100℃時，造成控制電位波動大，同時酸溫高對不銹鋼腐蝕加大。

（3）循環酸帶有氣沫：由于吸收塔內是正壓（20kPa左右），且隨CF送停風有較大波動，造成回酸管中可能帶有氣沫，酸封前未滿酸，導致控制系統電位波動，加劇管道腐蝕。

（4）陽極保護控制系統不能適應酸溫過高、生產負荷波動大等生產條件或管道材質未達到要求，使用壽命短等原因造成。

5 改進措施

（1）將吸收塔塔底回酸管位置降低，并將原彎頭改為三通，減緩酸管流速，減少彎頭沖刷腐蝕。同時在回酸管三通處焊接十字板，防止產生旋流如圖7、圖8。

圖7 原配置為彎頭

圖8 現改造為三通

（2）塔底酸過濾器及防旋板改進：改進塔底酸過濾器材質，由原來的SS920改為高硅合金材質，并增設防旋板，減少氣沫產生。

（3）將酸封負壓管與泵槽頂部連通，保持壓力平衡。由于原酸封負壓管道匯入總管后進入干燥塔入口，負壓較大，壓力頻繁波動，容易造成壓力不平衡，將其引入至泵槽，通過泵槽水封調整壓力，使其與泵槽一樣保持微負壓，如圖9、圖10。

圖9 增設十字防旋板

圖10 改進負壓管

（4）改進管道材質，局部易腐蝕管道采用耐高溫酸的高硅合金材質。另外也從電氣控制方面進行一些改進，如增加控制柜，將吸收塔回酸管道不同溫度分段控制，更改參比電極位置，將中部改為下部等措施，取得了一定的效果。

通過以上措施，目前陽極保護控制系統波動問題得到解決，實際使用效果需通過進一步跟蹤觀察，定期對管道壁厚進行測試，對數據進行總結，電位不定期突然上升已消除，如圖11。

Application and Improvement of Anode Protection of Sulphuric Acid Pipeline

JIANG Hong-wei
（Jiangxi Copper Corporation Guixi Smelter, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Brief description on dry-absorption process in sulfuric acid production process and stainless steel anode protection of sulfuric acid pipeline application situation in the actual production operation in Guixi smelter; two contrasting piping compare, pipes corrosion degree, corrosion parts analysis, and daily leak acid treatment, etc was mainly introduced in this paper. And through the improve measures of pipes and vacuum tube allocation, the problem of anode protection control system configuration potential fluctuations were solved, the pipelines life was extended, long term and stable safety operation was also realized.

stainless steel；concentrated sulfuric acid；pipe；corrosion；potential；control；measures

TQ111.1

B

1009-3842（2015）01-0016-04

2014-08-18

江紅衛（1973-），男，江西玉山人，化工工程師，主要從事硫酸生產管理工作。E-mail: lsxiaozhuge@163.com