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      高壓反應水不銹鋼冷凝器列管泄漏怎么辦?

      http://www.mythtalkers.com 發布日期:[ 2016年9月20日 ]

      1高壓反應水不銹鋼冷凝器設備特性及作用

      蘭州石化公司25.5萬噸/年稀硝酸裝置由化學工業第二設計院設計,采用以氨為原料生產稀硝酸的雙加壓法工藝。高壓反應水不銹鋼冷凝器是生產稀硝酸的重要設備之一,其作用是利用循環水對氧化氮壓縮機送來的高溫氧化氮氣體進行換熱。

      高壓反應水不銹鋼冷凝器結構為固定管板式換熱器,該設備技術參數如表1。

      表1 高壓反應水冷凝器技術參數

      2高壓反應水不銹鋼冷凝器泄露檢查及處理

      高壓反應水不銹鋼冷凝器一個月內連續發生三次氧化氮氣體泄漏。首次泄露部位發生在高壓反應水不銹鋼冷凝器排氣管線環形管與引出管焊縫處,泄露點明顯是由于腐蝕所致,如圖1。打開高壓反應水不銹鋼冷凝器上下人孔,同時對殼側進行了充水檢查,對泄漏的列管進行封堵處理,對頂部已經堵塞不通的排氣管進行更換。

      再次泄漏位置與上次相同,上部排氣管又發生泄露。本次檢修考慮用試壓泵對殼側進行壓力試驗來查找漏點,對泄露的列管采用堵頭進行了封堵,并進行了水壓試驗。第三次仍然是上部排氣管發生泄漏,下部倒淋排放液顯酸性。通過對上兩次泄漏原因的初步判斷,列管應存在大面積泄漏,需要對泄漏原因進行較為準確的檢查判斷。第一,在殼體側水壓試驗進行初步查漏的同時,利用內窺鏡對列管內表面進行檢查,對泄露較大的列管利用堵頭堵漏,用壓縮空氣對微漏的漏點進行檢查,最后對管板進行著色滲透檢測。內窺鏡檢查結果發現存在水霧列管176根,其中有兩根發現距離管板下方100mm范圍存在針眼,明顯有水泄漏,如圖2和圖3。

      利用0.5MPa壓縮空氣,經涂刷洗滌液檢查有160根列管內表面產生氣泡,部位集中在管板以下100mm范圍。管板表面著色檢測完好,沒有發現缺陷。管板下方100mm范圍內對應殼體外壁厚度檢測為6mm,比設計壁厚減薄4mm。

      3高壓反應水不銹鋼冷凝器列管泄漏原因分析

      3.1排氣管長期堵塞形成滯留區

      高壓反應水不銹鋼冷凝器頂部排氣管線出口直接連接在冷卻循環水回水總管上,排氣管線上一組觀察視鏡長期沒有納入工藝管理,缺乏正常巡檢,排氣管線堵塞后未能及時發現。高壓反應水不銹鋼冷凝器殼側循環水出口管線中心距離上管板512mm,開停車過程中,因排氣管堵塞,殼側氣體無法排出,會在這個范圍內形成局部氣液相死區,從而影響該段的換熱效果。高溫氧化氮在該段無法充分換熱,形成管側長期局部高溫。304L不銹鋼在氧化氮溫度達到或超過125℃環境下,其年腐蝕速率將會超過0.125mm/年,高壓反應水不銹鋼冷凝器管程入口氧化氮溫度132℃,加速了對列管的腐蝕。

      3.2滯留區存在氯離子腐蝕

      氯離子半徑小、穿透能力強,并且具有能夠被金屬表面較強吸附的特點。氯離子濃度越高,水溶液的導電性就越強,電解質的電阻就越低,氯離子就越容易到達金屬表面,加快局部腐蝕的進程。氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕主要是點蝕,氯離子容易吸附在鈍化膜上,把氧原子擠掉,然后和鈍化膜中的陽離子結合形成可溶性氯化物,結果在露出來的機體金屬上腐蝕了一個小坑,形成點蝕核。氯化物水解后,使小坑內溶液PH值下降,使溶液成酸性溶解了一部分氧化膜,造成多余的金屬離子。為了平衡腐蝕坑內的電中性,外部的氯離子不斷向坑內遷移,使坑內金屬又進一步水解。如此循環,奧氏體不銹鋼不斷的被腐蝕,越來越快,并且向孔的深度方向發展,直至形成穿孔。

      在上述滯留區段,氯離子含量會增高。對于304L不銹鋼,在含有氧的氯離子的腐蝕介質環境會產生應力腐蝕,同時304L不銹鋼對含氯介質引起的縫隙腐蝕最為敏感,包括換熱管與管板孔的縫隙部位。不銹鋼在含氯離子介質中的適用范圍見表2。

      表2 不銹鋼在含氯介質中的適用范圍

      高壓反應水不銹鋼冷凝器所用循環水氯離子含量為200mg/L,根據表2情況,溫度超過130℃,管內壓力1.0Mpa,長期氯離子滯留區域,即便循環水中含有緩蝕劑,304L材質的不銹鋼仍會產生穿孔腐蝕。

      4制定防護措施

      第一,保證排氣管暢通。對不銹鋼冷凝器頂部原排氣管線重新配管,將排氣出口由原來的循環水回水管線引至地面排放,規定操作人員現場巡檢時對排氣排水情況進行檢查,保證排氣管線暢通。

      第二、對循環水水質監控。對排氣管排放監測的同時,每個白班對不銹鋼冷凝器上水和回水總管的PH值進行分析檢測,以判斷管側是否有氧化氮氣體泄漏,保證回水PH值在8.0。第三,熟悉設備特性。對設備本體的各部件功能進一步熟悉,科學合理地制定設備維護保養規定。第四,設備更新。通過實際情況的檢查及原因分析,目前該設備通過三次堵管,堵管率已達到29%,判斷上管板下部100mm范圍內換熱管均已經產生腐蝕,設備已經無法長期運行,需對高壓反應水不銹鋼冷凝器進行緊急更新,以保證裝置運行。

      5總結

      硝酸裝置高壓反應水不銹鋼冷凝器列管泄漏,直接原因是上管板排氣管長期堵塞,造成殼側氣體無法排出,循環水在此處形成滯留區,造成殼側氯離子對換熱管外壁腐蝕,同時管側高溫氧化氮氣體在此管段無法良好換熱,加速了列管腐蝕。當列管發生泄漏后,高溫氧化氮進入殼側,加速了該區域的腐蝕速率,最終導致了泄漏。

      通過對高壓反應水不銹鋼冷凝器泄漏原因的檢查,歸結了泄漏的原因,制定了臨時的運行措施,保證裝置繼續運行。同時,總結了日常設備管理中存在的不足,為以后的工作提供借鑒。

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