(1) 汽提塔的使用情況絕大多數(shù)汽提塔都是由于換熱管高溫段腐蝕減薄, 無法滿足生產(chǎn)負(fù)荷要求時被更換。國外一般要求, 對于25-22-2 不銹鋼管束的最小壁厚為1.71mm; 國內(nèi)根據(jù)檢驗周期確定不銹鋼管束的最小壁厚。檢驗周期為2a 的要求最小壁厚為1.65mm; 檢驗周期為1a 的最小壁厚為1.60mm。汽提塔換熱管高溫段一般處于上管口向下0.5 ~3.5m 之間。由于此段溫度最高, 汽提反應(yīng)時造成的腐蝕也最為嚴(yán)重, 一般年腐蝕減薄量為0.05mm。大型廠氨汽提工藝的汽提塔目前使用時間最長的有12~13a。使用鈦材的管束, 設(shè)備運行6a 左右就開始進(jìn)行上管頭更換。而中型廠使用時間更短, 有些僅使用2a 年后, 就不得不掉頭使用。(2) 汽提塔腐蝕形式汽提塔為一降膜式熱交換器, 管程中的物料為尿素、氨、二氧化碳、甲氨和水, 汽提塔列管中進(jìn)行的反應(yīng)是甲銨分解的過程, 并且是一個體積膨脹鼓泡沖蝕內(nèi)壁的工況。在高溫高壓下對設(shè)備的腐蝕較為嚴(yán)重。氨汽提塔的腐蝕主要是上管板管口沖刷腐蝕, 宏觀檢查輔以超聲波測厚、列管ET、內(nèi)窺鏡檢測和管口PT 等檢測方法可以確定腐蝕程度。汽提塔的上下封頭是對稱的, 當(dāng)上管板管口腐蝕減薄嚴(yán)重時, 可以掉頭使用, 見圖5-112、圖5-113。
某廠的汽提塔鈦管對分布于不同位置的10 根氣提管進(jìn)行跟蹤測量, 結(jié)果表明, 減薄區(qū)距上管口400mm 處趨于明顯, 500mm 處最大, 至800mm 處恢復(fù)正常。氣提管上部局部出現(xiàn)的減薄遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了減薄率<0.05mm· a-1 設(shè)計要求, 大大縮短了氣提塔的使用壽命。對氣提管取樣解剖分析, 管內(nèi)有壁黃白色的疏松黏附物, 見圖5-114。
采用能譜X 射線掃描并結(jié)合電鏡觀察確定表面膜的厚度為20~40μm, 見圖5-115, 比正常的氧化膜、陽極鈍化膜或高溫大氣氧化膜厚得多。但表面膜與基體的結(jié)合力很低, 用HNO3 +HF 混合液清洗3~4min 后, 即成塊脫落。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)表面膜呈現(xiàn)有龜裂泥狀花樣、凹坑、溝槽或單個裂紋,見圖5-116~圖5-118。
由于鈦的耐蝕性主要靠表面一層牢固致密的氧化膜, 因此可以認(rèn)為表面膜的破裂是氣提管腐蝕減薄的直接原因。由此可見, 氣提管的減薄是氣泡的機械損傷和介質(zhì)腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果, 是一種較為典型的氣穴腐蝕。由于氣提管內(nèi)壁的膜厚達(dá)20μm 以上, 在塔內(nèi)正常供氧條件下內(nèi)壁表面的膜無法完全愈合。所以介質(zhì)的腐蝕一直在膜下不同的部位進(jìn)行, 形成了一邊在造膜, 一邊在腐蝕, 一邊又在氣泡作用下破壞膜的情況。
一般來說, 在尿素甲銨液中, 鈦材耐蝕性優(yōu)于18-8 和25-22-2 型不銹鋼, 但抗抗沖刷腐蝕、汽蝕性能不如25-22-2 型不銹鋼。氨汽提工藝的汽提塔換熱管有些采用奧氏體不銹鋼(2RE69) 內(nèi)襯鋯材的復(fù)合金屬管后, 有效的抵抗了該部位的沖刷腐蝕。根據(jù)對大化肥汽提塔25-22-2 列管減薄情況, 腐蝕減薄主要在列管上段距管口5m 以上的范圍內(nèi)。5m 以下減薄很小, 但管內(nèi)壁結(jié)垢逐漸嚴(yán)重。一般的年減薄率小于0.05mm · a-1 , 但是赤天化、云天化、金陵、洞氮、安慶和廣石化的減薄率比較高, 超過0.1mm· a-1 。一是材質(zhì)本身的問題, 據(jù)有關(guān)資料介紹, 使用西德VDM 制造的汽提塔列管的有赤天化、云天化、金陵、安慶和廣石化5 個廠家, VDM 廠家汽提管的休氏試驗值比Sandvik廠家的管束試驗值搞出1 倍, 且其化學(xué)成分中的有害元素P、 Si 等也比Sandvik 高,所以這幾個廠的汽提管的年腐蝕率比其他Sandvik 廠的年腐蝕率高近1 倍; 二是生產(chǎn)負(fù)荷低工藝操作不穩(wěn)定, 也是一個重要的因素。赤天化和云天化兩廠從1987 年到1999 年都處于較低負(fù)荷下運行, 赤天化從1987 年10 月到1989 年2 月期間, 負(fù)荷低達(dá)65%, 云天化也低于80%。在這一期間平均年腐蝕率達(dá)0.19mm· a-1 。由于生產(chǎn)負(fù)荷低, 造成工藝操作波動,介質(zhì)分配不均, 供氧量控制困難等問題, 這都會引起腐蝕加劇。
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