煤化工设备腐蚀与防护

刘小明

（大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司，内蒙古多伦 027300）

1 煤化工腐蚀基础知识

煤化工企业工艺复杂、工艺链较长，且原材料煤中含一定量的腐蚀介质，工艺介质中含有硫化物、氯离子、酸液、碱液等各类腐蚀介质的工艺物料，这些易腐蚀介质造成设备、管道、阀门、机泵等腐蚀失效故障频发，严重影响了企业的正常生产运行，建立行之有效的防腐蚀管理机制是维持设备长期稳定运行必须要进行管控的重要工作。

目前煤化工企业存在的各类腐蚀情况为：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀，应力腐蚀、氢腐蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀、选择性腐蚀。

2 腐蚀类型与防护

按照工艺特点和实际的腐蚀防护难点，主要按照以下大类进行腐蚀防护工作。包含：关键设备腐蚀及防护（包括气化炉、电站锅炉、动力脱硫系统等）；循环水类设备及管道腐蚀与防护（包括循环水换热器、循环水管道等）；渣水、灰、煤粉等固体介质类设备及管道（包括气化渣水管线、煤管线、输灰管线等）；储罐类设备腐蚀与防护（包括常压储罐、全压储罐等）。

2.1 关键设备腐蚀及防护

2.1.1 关键设备腐蚀及防护（气化炉）2.1.1.1 主要腐蚀类型及腐蚀机理

气化炉内件及附属管线设备等存在的腐蚀主要是水冷壁、输气导管、急冷段及平台经煤渣及飞灰冲刷磨蚀；激冷循环气管线中H2S、HCl、NH4Cl、H2、CO2等腐蚀物引起的化学或电化学腐蚀等。

气化炉重点部位激冷气管线入口三通内外腐蚀情况。如图1所示。

图1 激冷气三通内部腐蚀状态

2.1.1.2 目前防护措施及意见

对于水冷壁、输气导管、急冷段及平台经煤渣及飞灰冲刷磨蚀，利用周期性的检修对易冲刷磨蚀位置进行全面的检验和维修。针对近十年对壳牌气化炉运行和检修情况的摸索，总结出一套适合气化炉长周期运行的检查检测方案，除压力容器强制检验外，每三年委托专业的检测队伍依据壳牌气化炉全面检测指导文件，对气化炉本体及内件进行一次全面的专业测评，并出具检验报告，根据检查情况及整改意见进行逐项维修。

2.1.2 关键设备腐蚀及防护（电站锅炉）

2.1.2.1 主要腐蚀类型机理和类型

因锅炉材质长期处于高温、高压、飞灰等较为恶劣环境，锅炉的材质主要有磨蚀、吹蚀、高温腐蚀、氢腐蚀、氧腐蚀等主要类型。磨蚀又分为飞灰磨损、机械磨损，主要原因为飞灰对材质造成磨损和锅炉的各部件的机械磨损。吹蚀则由吹灰器故障或吹灰器工作区域的受热面防护不良引起吹损。同时在烟温大于700℃的区域内，高温条件下受热面与含有高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触，易发生高温腐蚀。

2.1.2.2 主要部位监测工作

锅炉的设备材料腐蚀监测工作主要以防磨防爆和金属监督工作来开展。通过金属监督来监测锅炉金属材料的劣化趋势，利用无损检测手段，对锅炉的金属材料建立数据档案，确保锅炉系统处于健康水平。企业应立足于自身建立专项防磨防爆小组，加大培训力度，一来提升专业人员对锅炉系统的熟悉度与掌握程度，二来可以有效避免外部单位制约并节约费用。同时建立整齐、统一的检测台账，组织专项小组定期开展数据比对、分析，持续依托检测数据科学指导锅炉安全运行并计划性开展检修消缺工作。

2.2 循环水类设备及管道腐蚀与防护

2.2.1 循环水类设备及管道腐蚀与防护（循环水换热器）

2.2.1.1 主要腐蚀类型及腐蚀机理换热器主要涉及的腐蚀类型包括应力腐蚀、电化学腐蚀及化学腐蚀、生物腐蚀等。

2.2.1.2 换热器主要腐蚀位置

（1）换热管腐蚀

由于介质中污垢、水垢以及入口介质的涡流磨损易使换热管产生腐蚀，特别是在入口端的40～50mm处的管端腐蚀，这主要是由于流体在死角处产生涡流扰动有关。

（2）列管与管板、折流板连接处的腐蚀

换热管与管板连接部位及换热管与折流板交界处都有应力集中，容易在胀管部位出现裂纹，当管束与管板存在间隙时，易产生Cl+的聚积及氧的浓差，从而容易在换热管表面形成点坑或间隙腐蚀使它成为SCC的裂源。换热管与折流板交界处的破裂，往往是由于换热管长，折流板多，管束稍有弯曲，容易造成管壁与折流板处产生局部应力集中，加之间隙的存在，故其交界处成为应力腐蚀的薄弱环节。

2.2.1.3 防护措施及意见

利用停车检修机会，组织设备专业对全厂换热器进行全面摸排，主要对 “带病”换热器、多年未检修的换热器、循环水易发生故障的换热器进行梳理，形成换热器情况专项汇报材料，用以指导下一步全厂换热器更新依据。

换热器检查过程中，采用电涡流的检测手段对管束壁厚进行测量和跟踪，每台换热器管束抽检比例为5%。同时，对已发生腐蚀泄漏的换热器管束进行抽管取样做测厚及金相检测，观察金相变化，从而判断腐蚀机理并制定防腐蚀措施。如图2，图3所示。

图2 一级液硫冷凝器管程酸气化学腐蚀

图3 废水冷却器不锈钢板片应力腐蚀

2.2.1.4 换热器防腐蚀新技术引进

此外，为做好换热器腐蚀防护工作，引进专业的换热器内防腐框架队伍，预防性对易腐蚀换热器进行内部防腐，有效解决换热器的管束、管板腐蚀问题；而针对管板与管束涨接位置的腐蚀泄漏问题，引进新型专利技术，利用新型高分子碳纳米材料对损坏管板进行修复，增强管板腐蚀抗性，延长使用寿命；此技术，试验验证效果较好。

净水装置结晶换热器管板修复效果，如图4所示。

图4 换热器管板涂层修复前后对比图

2.2.2 循环水类设备及管道腐蚀与防护（循环水管道）

2.2.2.1 主要腐蚀类型及腐蚀机理

循环水管道指标氯离子、电导率、浊度较高，易造成循环水管道腐蚀，主要腐蚀类型为磨损腐蚀、化学腐蚀、氢腐蚀及点蚀等。

2.2.2.2 防护措施及意见

每年根据易腐蚀管道台账建立检修检测计划，定期对各类管道进行测厚，分析管道的腐蚀情况，发现问题根据检修周期和计划及时维修或更换，保证管道的完好性。随大检修工作开展的同时对地埋管道部分进行取样直观分析，判断管道腐蚀情况及点蚀状态，可以最大限度避免检测误差引起的判断。

为保证循环水换热器腐蚀情况，依靠在循环水系统中设置检测换热器，通过定期对挂片进行检测，分析挂片腐蚀速率，指导换热器材质腐蚀劣化倾向。

2.3 渣水、灰、煤粉等固体介质类设备及管道

主要包括煤气化装置渣水管线、涉煤管线、输灰管线等易冲刷、磨蚀管线。

2.3.1 主要腐蚀类型和机理

此类管线腐蚀的类型均为冲刷磨蚀。机理为煤渣、飞灰、煤粉等固体块状或颗粒介质经过自重或输送气体带动，对管道管段、弯头、三通等管件造成的冲刷磨蚀。

2.3.2 目前防护措施及建议

针对煤气化装置渣水管线的磨损，通过对渣水管线进行内部衬耐磨陶瓷的工艺进行防磨蚀管控。动力输灰管线每年进行不少于4次的测厚检测，对输灰管线的管壁进行检测，根据测厚情况，利用短停和大检修对壁厚减薄严重部位进行更换。煤气化装置煤粉管线的磨蚀也很严重，易出现管道漏粉，且易发生火灾爆炸事故，每年根据测厚台账进行检修或更换。內部腐蚀情况如图5所示。

图5 锅炉输灰管道内部磨蚀情况

为提高管道防腐能力，采取设备管道衬胶衬塑衬陶瓷修复项目，聘请专业队伍对易腐蚀管道进行衬胶衬塑衬陶瓷防腐作业或检测，全面提高管道防腐效果。

2.4 储罐的腐蚀与防护

2.4.1 主要腐蚀类型及腐蚀机理

储罐的腐蚀一般为液体腐蚀，既有化学腐蚀也有电化学腐蚀。

2.4.2 目前防护措施及建议

针对压力储罐的腐蚀与防护，依照固容规要求定期由属地政府特种设备被检验机构进行检验并出具检验报告。同时制定《设备及管道测厚管理细则》，要求储罐所属单位每年对一般储罐进行测厚检测，结合外观检查形成自检报告。对于易腐蚀介质储罐的测厚则每半年进行一次，同时根据测厚结果分析计算出腐蚀速率，对于腐蚀速率过大的储罐缩小测厚周期，并根据测厚数据进行年度储罐检修工作。针对常压储罐腐蚀与防护，除执行《设备腐蚀与防护管理办法》外，还需编制《常压容器管理办法》对常压储罐的腐蚀防护规定具体要求。

3 结束语

针对存放易腐蚀介质的储罐，建立易腐蚀储罐台账，根据储罐介质性质不同及使用情况，每年编制易腐蚀储罐年度检修计划，制定合理的全面检查内容和周期，按照计划制定相应方案并落实，并在设备技术档案中及时归档，定期对比分析。