氨板式空冷器失效原因分析

韓永強

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163714）

氨板式空冷器失效原因分析

韓永強

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163714）

本文對氨板式空冷器失效原因進行了具體分析。

氨板式空冷器；失效；化學分析

0 引言

大慶石化公司60萬噸/年酮苯脫蠟裝置氨板式空冷器，從2014年上半年開工至今，預冷段板束相繼出現泄漏，外表面局部腐蝕，板片穿孔泄漏，空氣側板間積灰嚴重，1/3以上堵塞，嚴重影響裝置正常運行。

該設備每組空冷器分為預冷段和過冷段，共5組，由甘肅藍科石化設備有限責任公司設計制造。為了弄清設備泄漏原因，對腐蝕板束進行了外觀檢查、化學分析和金相檢驗。

1 失效空冷器基本概況

設備型號：LBKZ3800x4.2-665-1.6-2-200/300LTZ

氨流量：30000 kg/h；

熱負荷：9447.38 kW；

氨入口壓力：1.47 MPa、壓力降0.012 MPa；

氨入口溫度：105℃；

液氨出口溫度：38℃；

設計氣溫30.5℃，濕球溫度27℃，相對濕度80%。

2015年4月，首次出現1#空冷器預冷段板束換熱片泄漏；2015年9月，2#、4#、5#空冷器預冷段又相繼出現泄漏。有母材漏點，也有焊道分散的微漏點。

2 外觀檢查

對板片表面腐蝕特征進行外觀檢查，發現板管外側表面存在金屬光澤，局部受蝕有銹斑失去光澤，有紅銹色和黑色沉積物（見圖1）。腐蝕坑多分布在板片空氣流道凸泡的頂部，受腐蝕表面呈現潰瘍（見圖2）。腐蝕均發生在該空冷器的預冷段（干式空冷部分），內表面無腐蝕（見圖3）。

圖1 板束表面腐蝕特征

圖2 流道凸頂腐蝕坑

圖3 內表面板片無腐蝕

3 化學分析

分別在3處腐蝕坑上取腐蝕產物樣品，進行能譜分析，結果見表1和圖4。

分析結果反應出，腐蝕產物中不含氯元素，含有大量的硫元素。

4 金相檢驗

分別取焊縫和母材進行金相檢驗，結果顯示板片金相組織正常，外表面腐蝕（圖5、6）。

5 結論

通過以上分析可見，板片組織正常，腐蝕部位集中在板片空氣側凸泡受壓部位。從板片結構上分析，這些部位都可能存在縫隙，當有液體介質存在時，由于縫隙的毛細管作用，使介質浸入縫隙。并且由于該板段為干板段，介質在這些部位存在反復蒸發濃縮的過程。此外，縫隙的幾何作用阻礙了縫隙中介質與環境介質的交換，縫隙中的介質將隨著腐蝕的進程而逐漸酸化，造成不銹鋼活化。

本板片的腐蝕形貌呈潰瘍狀，符合酸性條件下的不銹鋼腐蝕特征，腐蝕產物中沒有檢出氯元素，表明介質中氯含量極低。因酮苯裝置處在熱電、催化、蒸餾硫酸等裝置包圍圈中，環境空氣中含有大量粉塵，導致腐蝕產物中含有大量的硫元素，表面腐蝕介質吸收了大量的SO2，SO2溶解在水中形成亞硫酸（H2SO3），使介質呈強酸性，板片間的縫隙結構和介質的反復濃縮導致介質進一步酸化，這是導致板片發生嚴重腐蝕的直接原因。

圖4 腐蝕產物能譜分析結果

圖5 焊縫組織：奧氏體+條狀鐵素體

圖6 母材組織：奧氏體+TiN

表1 腐蝕產物化學元素含量分析 %

TQ 051.5

A

1671-0711（2016）10（上）-0034-02