变换主热交(F1)分析报告.pptVIP

变换主热交腐蚀情况分析 张宏耀 2014.02 内 容 概 况 一、主热交的结构形式 二、主热交的主要失效形式 三、腐蚀原因分析 四、防腐蚀采取的措施 五、结论 一、主热交的结构形式 该设备共有两种结构形式：一种是两段式结构，一种是一段式结构。两段式结构可以节约制造成本（下段列管材质是304，上段列管材质是20#），减少维修成本。一段式结构，用304列管，制造成本将大大增加，列管坏后，更换整根列管，维修费用也将增加。全集团共有两段式24台，一段式14台。 二、主热交的主要失效形式 1、下段换热器筒体腐蚀减薄泄漏：筒体腐蚀部位在离下管板以上300mm左右的筒体，沿着筒体方向环向带状腐蚀。其中有某一公司主热交腐蚀减薄穿孔、某二公司主热交蚀减薄穿孔，某三公司主热交腐蚀穿孔，最薄位置均只有4—5mm。而且从管板300mm以上腐蚀逐步减小。 2、换热器列管泄漏。因为下部为气液混合物介质，且介质半水煤气中含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体和氧、水蒸汽、雾状水等，水和酸性介质产生电化学腐蚀，并且在列管的管内有热水（含二氧化碳）冲刷，使列管、管板被腐蚀穿孔、脱焊，列管与下管板脱焊，列管端腐蚀形状呈喇叭状， 1、半水煤气、变换气中H2S、CO2、CO、水蒸气等有害气体存在 变换气由主热交顶部进入，经过两段换热后，变换气温度由450℃降到270℃。在换热过程中，随着温度下降，变换气中的水蒸汽就会析出水滴，当变换气体撞击管板后，改向后出主热交，形成气流回旋，使部分液滴附在筒体内壁，形成水膜。变换气中H2S、CO2会直接溶解于水膜，并逐步电离后使水膜显酸性。 H2S?HS-+H+ HS-?S2-+H+ 随着水膜的不断蒸发和S2-的不断沉淀，水膜的酸性越来越强，就会对筒体产生应力腐蚀。铁就被酸性水膜溶解，形成FeS等系列沉淀物附在塔壁或随变换气带走，加速腐蚀。同样CO—CO2—H2O的环境也会对铁产生穿透性的腐蚀。相关资料（《金属腐蚀理论及应用》）论证当变换气H2S≤10PPm时对铁的腐蚀极为微小。 三、腐蚀原因分析（一） 2、如果水蒸汽中Cl-不合格，Cl-进入应力腐蚀的缺陷后被吸附，更加会促进金属的水化作用，加速应力腐蚀的同时，会使腐蚀集中到一点，向深处发展，形成穿透性腐蚀。直到筒体穿孔。同时Cl-含量过多，加上高温条件甚至可能产生氯脆现象。 钢板在形成时表面有一层起保护作用的氧化膜，当Cl-富集时就会发生如下反应：2H++XO+ 2Cl-→XCl2(可溶)+ H2O 也就是将不溶氧化物转化成可溶氯化物。同时如果有氧化剂（Fe3+）的存在，那发生应力腐蚀的速度更快。即便是铁素体不锈钢，还是奥氏体不锈钢，也一样能腐蚀。大量的Cl-能使不锈钢内钝化的金属表面重新活化，发生腐蚀。但是Cl-腐蚀是需要条件的（蒸汽或热水环境，温度大于70℃）。 从个别公司的主热交产生内漏来反向分析，原因就是长期不排污和蒸汽水质含Cl-超标。 因此，主热交腐蚀情况分析原因有：①有害气体含量超标；②水蒸气水质Cl-处理不合格。 。 三、腐蚀原因分析（二） 3、某一公司的一段式主热交在工艺流程上与股份两段式主热交相比刚好相反。半水煤气经过饱和热水塔与热水混合后，经过湿煤气分离器分离多余水雾后到主热交。混合气体走壳程，管程走变换气进行换热。根据相关流程分析。首先湿煤气分离器流程不是很合理，混合后半水煤气从顶端进入湿水煤气分离器，经过除沫分离后由底部出来进入主热交。这个流程达不到分离水的效果，因为经过除沫分离又会在湿水煤气分离器下部空间重新与半水煤气混合后进入主热交。其次，半水煤气水分含量过高，进入主热交后一样在筒体内壁形成水膜，H2S、CO2更容易形成腐蚀液池，而且半水煤气温度在露点以下，构成露点腐蚀。同时上升的半水煤气将带动具备腐蚀条件的酸性水膜向上移动，造成大面积腐蚀，随着半水煤气温度的升高，露点腐蚀逐渐消失。从整个腐蚀结果来看，下管板向上500mm腐蚀极为严重，形成原因是由于进入主热交经过气流的回旋后形成酸性水膜，如果是湿煤气分离器排污不好或操作不精心，那么腐蚀会更为严重。同时也存在Cl-应力腐蚀。 因此，由主热交腐蚀情况分析原因有：①未精心操作，半水煤气温度较低，主热交带液；②流程不合理致使排污无法排彻底。 三、腐蚀原因分析（三） 4、值得强调的是，产生露点腐蚀和应力腐蚀在变换系统中是普遍存在的。中变炉副线腐蚀是由于温差原因导致蒸汽冷凝，发生腐蚀；以及部分管道的弯头部位，如F5出口，F6出口等，由于排污不勤，出口气体带液，溶解有害气体和Cl-的冷凝水回流，在弯头背弯部位产生水沟状的腐蚀。同时造成设备底部封头的点腐蚀、坑蚀现象。 四、腐蚀原因分析（四） 5、选材不够理想 就某一公司和某二公司主热交的部分材料对比 相关分析有：①