煤化工設備腐蝕與防護

劉小明

（大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司，內蒙古多倫 027300）

1 煤化工腐蝕基礎知識

煤化工企業工藝復雜、工藝鏈較長，且原材料煤中含一定量的腐蝕介質，工藝介質中含有硫化物、氯離子、酸液、堿液等各類腐蝕介質的工藝物料，這些易腐蝕介質造成設備、管道、閥門、機泵等腐蝕失效故障頻發，嚴重影響了企業的正常生產運行，建立行之有效的防腐蝕管理機制是維持設備長期穩定運行必須要進行管控的重要工作。

目前煤化工企業存在的各類腐蝕情況為：點蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕，應力腐蝕、氫腐蝕、疲勞腐蝕、磨損腐蝕、選擇性腐蝕。

2 腐蝕類型與防護

按照工藝特點和實際的腐蝕防護難點，主要按照以下大類進行腐蝕防護工作。包含：關鍵設備腐蝕及防護（包括氣化爐、電站鍋爐、動力脫硫系統等）；循環水類設備及管道腐蝕與防護（包括循環水換熱器、循環水管道等）；渣水、灰、煤粉等固體介質類設備及管道（包括氣化渣水管線、煤管線、輸灰管線等）；儲罐類設備腐蝕與防護（包括常壓儲罐、全壓儲罐等）。

2.1 關鍵設備腐蝕及防護

2.1.1 關鍵設備腐蝕及防護（氣化爐）2.1.1.1 主要腐蝕類型及腐蝕機理

氣化爐內件及附屬管線設備等存在的腐蝕主要是水冷壁、輸氣導管、急冷段及平臺經煤渣及飛灰沖刷磨蝕；激冷循環氣管線中H2S、HCl、NH4Cl、H2、CO2等腐蝕物引起的化學或電化學腐蝕等。

氣化爐重點部位激冷氣管線入口三通內外腐蝕情況。如圖1所示。

圖1 激冷氣三通內部腐蝕狀態

2.1.1.2 目前防護措施及意見

對于水冷壁、輸氣導管、急冷段及平臺經煤渣及飛灰沖刷磨蝕，利用周期性的檢修對易沖刷磨蝕位置進行全面的檢驗和維修。針對近十年對殼牌氣化爐運行和檢修情況的摸索，總結出一套適合氣化爐長周期運行的檢查檢測方案，除壓力容器強制檢驗外，每三年委托專業的檢測隊伍依據殼牌氣化爐全面檢測指導文件，對氣化爐本體及內件進行一次全面的專業測評，并出具檢驗報告，根據檢查情況及整改意見進行逐項維修。

2.1.2 關鍵設備腐蝕及防護（電站鍋爐）

2.1.2.1 主要腐蝕類型機理和類型

因鍋爐材質長期處于高溫、高壓、飛灰等較為惡劣環境，鍋爐的材質主要有磨蝕、吹蝕、高溫腐蝕、氫腐蝕、氧腐蝕等主要類型。磨蝕又分為飛灰磨損、機械磨損，主要原因為飛灰對材質造成磨損和鍋爐的各部件的機械磨損。吹蝕則由吹灰器故障或吹灰器工作區域的受熱面防護不良引起吹損。同時在煙溫大于700℃的區域內，高溫條件下受熱面與含有高硫的腐蝕性燃料和高溫煙氣接觸，易發生高溫腐蝕。

2.1.2.2 主要部位監測工作

鍋爐的設備材料腐蝕監測工作主要以防磨防爆和金屬監督工作來開展。通過金屬監督來監測鍋爐金屬材料的劣化趨勢，利用無損檢測手段，對鍋爐的金屬材料建立數據檔案，確保鍋爐系統處于健康水平。企業應立足于自身建立專項防磨防爆小組，加大培訓力度，一來提升專業人員對鍋爐系統的熟悉度與掌握程度，二來可以有效避免外部單位制約并節約費用。同時建立整齊、統一的檢測臺賬，組織專項小組定期開展數據比對、分析，持續依托檢測數據科學指導鍋爐安全運行并計劃性開展檢修消缺工作。

2.2 循環水類設備及管道腐蝕與防護

2.2.1 循環水類設備及管道腐蝕與防護（循環水換熱器）

2.2.1.1 主要腐蝕類型及腐蝕機理換熱器主要涉及的腐蝕類型包括應力腐蝕、電化學腐蝕及化學腐蝕、生物腐蝕等。

2.2.1.2 換熱器主要腐蝕位置

（1）換熱管腐蝕

由于介質中污垢、水垢以及入口介質的渦流磨損易使換熱管產生腐蝕，特別是在入口端的40～50mm處的管端腐蝕，這主要是由于流體在死角處產生渦流擾動有關。

（2）列管與管板、折流板連接處的腐蝕

換熱管與管板連接部位及換熱管與折流板交界處都有應力集中，容易在脹管部位出現裂紋，當管束與管板存在間隙時，易產生Cl+的聚積及氧的濃差，從而容易在換熱管表面形成點坑或間隙腐蝕使它成為SCC的裂源。換熱管與折流板交界處的破裂，往往是由于換熱管長，折流板多，管束稍有彎曲，容易造成管壁與折流板處產生局部應力集中，加之間隙的存在，故其交界處成為應力腐蝕的薄弱環節。

2.2.1.3 防護措施及意見

利用停車檢修機會，組織設備專業對全廠換熱器進行全面摸排，主要對 “帶病”換熱器、多年未檢修的換熱器、循環水易發生故障的換熱器進行梳理，形成換熱器情況專項匯報材料，用以指導下一步全廠換熱器更新依據。

換熱器檢查過程中，采用電渦流的檢測手段對管束壁厚進行測量和跟蹤，每臺換熱器管束抽檢比例為5%。同時，對已發生腐蝕泄漏的換熱器管束進行抽管取樣做測厚及金相檢測，觀察金相變化，從而判斷腐蝕機理并制定防腐蝕措施。如圖2，圖3所示。

圖2 一級液硫冷凝器管程酸氣化學腐蝕

圖3 廢水冷卻器不銹鋼板片應力腐蝕

2.2.1.4 換熱器防腐蝕新技術引進

此外，為做好換熱器腐蝕防護工作，引進專業的換熱器內防腐框架隊伍，預防性對易腐蝕換熱器進行內部防腐，有效解決換熱器的管束、管板腐蝕問題；而針對管板與管束漲接位置的腐蝕泄漏問題，引進新型專利技術，利用新型高分子碳納米材料對損壞管板進行修復，增強管板腐蝕抗性，延長使用壽命；此技術，試驗驗證效果較好。

凈水裝置結晶換熱器管板修復效果，如圖4所示。

圖4 換熱器管板涂層修復前后對比圖

2.2.2 循環水類設備及管道腐蝕與防護（循環水管道）

2.2.2.1 主要腐蝕類型及腐蝕機理

循環水管道指標氯離子、電導率、濁度較高，易造成循環水管道腐蝕，主要腐蝕類型為磨損腐蝕、化學腐蝕、氫腐蝕及點蝕等。

2.2.2.2 防護措施及意見

每年根據易腐蝕管道臺賬建立檢修檢測計劃，定期對各類管道進行測厚，分析管道的腐蝕情況，發現問題根據檢修周期和計劃及時維修或更換，保證管道的完好性。隨大檢修工作開展的同時對地埋管道部分進行取樣直觀分析，判斷管道腐蝕情況及點蝕狀態，可以最大限度避免檢測誤差引起的判斷。

為保證循環水換熱器腐蝕情況，依靠在循環水系統中設置檢測換熱器，通過定期對掛片進行檢測，分析掛片腐蝕速率，指導換熱器材質腐蝕劣化傾向。

2.3 渣水、灰、煤粉等固體介質類設備及管道

主要包括煤氣化裝置渣水管線、涉煤管線、輸灰管線等易沖刷、磨蝕管線。

2.3.1 主要腐蝕類型和機理

此類管線腐蝕的類型均為沖刷磨蝕。機理為煤渣、飛灰、煤粉等固體塊狀或顆粒介質經過自重或輸送氣體帶動，對管道管段、彎頭、三通等管件造成的沖刷磨蝕。

2.3.2 目前防護措施及建議

針對煤氣化裝置渣水管線的磨損，通過對渣水管線進行內部襯耐磨陶瓷的工藝進行防磨蝕管控。動力輸灰管線每年進行不少于4次的測厚檢測，對輸灰管線的管壁進行檢測，根據測厚情況，利用短停和大檢修對壁厚減薄嚴重部位進行更換。煤氣化裝置煤粉管線的磨蝕也很嚴重，易出現管道漏粉，且易發生火災爆炸事故，每年根據測厚臺賬進行檢修或更換。內部腐蝕情況如圖5所示。

圖5 鍋爐輸灰管道內部磨蝕情況

為提高管道防腐能力，采取設備管道襯膠襯塑襯陶瓷修復項目，聘請專業隊伍對易腐蝕管道進行襯膠襯塑襯陶瓷防腐作業或檢測，全面提高管道防腐效果。

2.4 儲罐的腐蝕與防護

2.4.1 主要腐蝕類型及腐蝕機理

儲罐的腐蝕一般為液體腐蝕，既有化學腐蝕也有電化學腐蝕。

2.4.2 目前防護措施及建議

針對壓力儲罐的腐蝕與防護，依照固容規要求定期由屬地政府特種設備被檢驗機構進行檢驗并出具檢驗報告。同時制定《設備及管道測厚管理細則》，要求儲罐所屬單位每年對一般儲罐進行測厚檢測，結合外觀檢查形成自檢報告。對于易腐蝕介質儲罐的測厚則每半年進行一次，同時根據測厚結果分析計算出腐蝕速率，對于腐蝕速率過大的儲罐縮小測厚周期，并根據測厚數據進行年度儲罐檢修工作。針對常壓儲罐腐蝕與防護，除執行《設備腐蝕與防護管理辦法》外，還需編制《常壓容器管理辦法》對常壓儲罐的腐蝕防護規定具體要求。

3 結束語

針對存放易腐蝕介質的儲罐，建立易腐蝕儲罐臺賬，根據儲罐介質性質不同及使用情況，每年編制易腐蝕儲罐年度檢修計劃，制定合理的全面檢查內容和周期，按照計劃制定相應方案并落實，并在設備技術檔案中及時歸檔，定期對比分析。