浅谈尿素高压甲胺冷凝器腐蚀和防护范文

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摘要：尿素装置的腐蚀极为常见，如设备的材质、介质环境等因素都会在一定程度上导致尿素装置的腐蚀，从而影响其安全稳定运行，这也是目前尿素装置亟待重视和解决的问题。本文将以高压甲胺冷凝器为研究对象，对其腐蚀的特点和原因进行探索，并提出相应的防护措施，保障尿素生产系统平稳运行。

关键词：尿素装置；高压甲胺冷凝器；腐蚀；防护

高压甲胺冷凝器是一种用于生产尿素的设施装置，由上管箱和下管箱以及低压壳组成的列管换热器，形状呈深度U形。当所需原料在弯形管产生反应并释放出大量热量时，被低压壳的开水吸收，由于管程和换热管是不锈钢材料，形成的蒸汽供整个装置使用。在使用高压甲胺冷凝器生产尿素时，会出现Ni含量超标的情况，在平时检测与维修设备时存在很多地方腐蚀现象。针对这一问题，我们将探讨腐蚀的成因及所采取的防护措施。

1高压甲胺冷凝器腐蚀的特点

1.1衬里的腐蚀

质量比较好的用于生产尿素的不锈钢和钛，具有表面粗糙、没有光泽，并且衬里有划痕，整个筒体承压层厚度变薄的情况。整个设备下半部分腐蚀现象比较严重，其腐蚀进展程度和工作环境条件改变、筒体钝化膜质量以及整个装置高压位置存在很大关系。在正常工作情况下，腐蚀进展程度缓慢，其厚度与完整性均能得以维持，对设备造成的危害程度也最低。

1.2封头带极堆焊层的腐蚀

这种腐蚀主要表现有焊接表面腐蚀比较均匀，但也能见到腐蚀坑。焊接缝隙和接头焊接部分呈现白色状态，而筒体管箱里面有黑色现象。筒体与焊接部分呈现刀形腐蚀，焊接接头有黑色现象，焊接向内凹陷，有很少部分焊接表面粗糙。筒体塔内部焊接呈现腐蚀坑现象较严重，并且这些腐蚀坑面积较大，有一定深度，发展严重会影响到碳钢层。

1.3换热管的腐蚀

由于该装置用到的列管比较多，而列管难免会出现质量问题，由此会导致腐蚀裂纹的出现。而生产尿素的高压甲胺冷凝器列管的上部壳程属于氯离子聚集区，从而会使这些列管产生腐蚀，影响该设备正常运转，严重时会有裂纹甚至腐蚀穿透的情况，部分列管还会有因为腐蚀而变薄，极个别列管受腐蚀影响导致管壁厚度降低。1.4E104上部管板及列管的应力腐蚀由于这部分隔板和列管工作时，温度能达到175℃，高温环境下产生的水蒸气容易使氯离子附着在管壁表面，当这些氯离子达到一定浓度时会产生腐蚀管壁的现象。

1.5设备上的沉积物与应力腐蚀

由于沉淀物在设备列管越积越多，而这些沉淀物主要成分为氯离子，对设备光洁度造成影响，进而腐蚀表面，一旦形成腐蚀，进展速度会非常迅速。

1.6局部腐蚀

局部腐蚀的表现形态有气孔、焊接缝隙、针孔、裂纹以及深度缺陷等。这种腐蚀现象一般难以察觉，一旦发生会造成筒体穿孔甚至破裂的情况，直接对整体装置造成危害。一般这种腐蚀表现在金属表面很小的地方，呈不规则状态，对设备危害程度极大，在平时检修时要格外注意。

1.7设备腐蚀的其他形式

除整体设备因素带来的腐蚀外，还存在个别部件和连接处腐蚀现象。

2高压甲胺冷凝器腐蚀原因

2.1水碳比影响列管腐蚀

系统的水碳比例超出可以接受的范围，说明水量过多，列管腐蚀程度会进一步加大，相应的离子含量增多，而甲胺浓度变小。长期出现这种情况，会造成介质腐蚀筒体金属现象。

2.2甲铵溶液中有氧含量过小

由于氧在甲胺中会促使筒体不锈钢产生钝化现象，致使在设备表面产生一层比较紧密的氧化膜，这层氧化膜有利于阻止腐蚀现象的发生，而甲胺溶液中的氧含量过小，会增大对筒体的腐蚀力度。如果选用铬镍材料的不锈钢，由于氧的存在会在筒体表面形成比较厚的氧化膜，但是如果氧含量很少，则会导致氧化膜层厚度变薄，磨损速度加快，腐蚀设备的速度也会加快。

2.3工艺介质中硫含量过高

由于硫的化学性质属于强还原性，甲胺溶液含有的硫会在一定条件下发生反应，对筒体表面的氧化膜进行腐蚀，从而严重损害金属表面。硫含量越高，对设备造成的损害越大。

2.4设备超温操作

该设置要在一定温度范围内进行操作，超过一定温度会加速设备腐蚀程度。腐蚀的过程是一系类化学反应过程，尤其是超高温度会使这一过程变得更加明显，使设备腐蚀速度进一步加快。因此在生产尿素的过程中，温度是重要因素，要将温度控制在合理范围内。

2.5工艺介质中氯离子超标

甲胺溶液中的氯离子会对设备产生一定腐蚀性，而超过一定含量会加速这一过程，从而对设备造成一定损害。在生产尿素的过程中，要对氯离子浓度进行适当控制，以减少对设备的腐蚀程度。水中氯离子含量也是影响设备腐蚀程度的重要因素，当氯离子超过一定限度，便会加速设备腐蚀程度。

2.6保护涂层被破坏

在对设备进行日常检修过程中，要注意不能使用铁器等工具敲击相关筒体表面，因为这样会对列管内部造成不同的程度伤害，致使保护层脱落，直接对设备造成腐蚀。油脂也会对设备造成一定腐蚀性，尤其在高温高湿环境下会加速这一反应过程，所以在对设备进行检修时，要防止油脂污染列管表面。

3高压甲胺冷却器防护的措施

3.1涂覆耐腐蚀的防护层

选择无害、无毒、抗腐蚀能力强，且不会造成水质污染的防护层涂在筒体表面，这种防护层附着性能优良，耐腐蚀性好。市场上有很多质量优秀的防护层可以有效预防离子对不锈钢的破坏，并达到国际标准。

3.2衬里母材缺陷处理

根据少焊多磨的原则修复衬里受伤较小的划痕、腐蚀的浅坑和细微的裂纹，必要时选用专用砂轮机进行仔细打磨。当打磨深度很浅时，可以借助手持式氩弧焊进行焊接；在对筒体进行渗透检查时，要配合铁素体检测，铁素一般不要高于0.6%。

3.3不锈钢衬里焊缝的缺陷修复

有些很浅的焊接缝隙可以不必进行处理，只要其边缘能够圆滑过渡即可，更不用进行补焊。如果打磨后深度超过2mm，可以用氩弧焊进行处理。如果深度超过4mm，铁素体含量不能高于0.6%。补焊后要测定铁素体含量。如果大于0.6%，则重新进行处理。有些比较浅的裂纹可以在打磨的基础上进行补焊，补焊后再次打磨。

3.4换热列管管口加堵头

可以采用加堵头的方式对有问题的列管进行处理，将堵头塞在存在问题列管管口上，待焊接结束后使用氨进行检测。

3.5带极堆焊层缺陷修复

对带有较大危害面积的坑腐蚀，甚至影响碳钢层，需要大面积打磨处理，再做全面检查。有些影响碳钢层的腐蚀首先要打磨干净，然后进行手工氩弧焊补焊，并进行堆焊增加厚度处理，但是要注意热量不能过于集中以防造成焊接效果不佳。对于焊接层及其过渡地带要打磨处理后再焊接，然后再次进行打磨直至表面光滑，同时进行铁素体检测合格后，再进行渗透检查和全面以及氨检测。

3.6严格控制操作温度，防止设备超温

使用该设备进行尿素生产，其温度必须在要求的范围内，一旦长时间高于允许的温度范围，会对设备造成较大程度腐蚀，并且持续高温时间越长，腐蚀程度越严重。因此在生产过程中要严格控制工作温度，不能出现因温度过高造成腐蚀的情况。一旦发现温度超出正常范围，要及时采取促使予以纠正，以防缩短设备使用寿命。

3.7严格控制系统的加氧量

生产过程中的加氧量是影响钝化膜形成的关键因素，缺少足够的加氧量会影响钝化膜质量，造成腐蚀现象发生。过多的氧气量会导致生产过程中增加氨的消耗。所以要控制加氧数量，可以略高于控制指标。

3.8控制系统硫含量及氯离子含量

在使用原料时要检测其中硫的含量，当硫与氯离子的浓度越高对设备的腐蚀程度时，要将氯离子和硫的含量分别控制在小于0.2㎎/kg和5ml/m3。

3.9控制系统氨碳比、水碳比

生产过程中，氨碳比例较高和水碳比例较低的情况，有利于降低对设备的腐蚀程度。通常情况下，两者比例在3.2～3.5和0.43～0.5之间比较合适。

4结语

要降低对设备的腐蚀程度，要准确而完整地对设备腐蚀状态进行分析。一般情况下，设备的耐腐蚀性与设备本身使用的抗腐蚀材料和制造质量和条件以及生产过程中的工艺水平、检测方式和措施等有关。需要采取一切可能的措施防止甲胺冷凝器泄露，生产过程要遵守相关操作规程，检修时同样要根据技术要求进行施工，杜绝片面追求产量而腐蚀设备的现象。

参考文献：

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作者:韩永刚 单位:河南能源化工集团中原大化公司