阳极保护浓硫酸管道的使用与改进

江红卫

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

阳极保护浓硫酸管道的使用与改进

江红卫

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

简要叙述贵溪冶炼厂硫酸生产工艺中干吸工序不锈钢阳极保护浓硫酸管道在实际生产中的运用情况，主要介绍两套管道使用对比、管道腐蚀程度、腐蚀部位分析、日常漏酸处理等内容，查找管道腐蚀的各个原因，并通过对管道及负压管的配置等改进措施解决阳极保护控制系统电位波动大的问题，延长管道使用寿命，实现硫酸长周期安全稳定生产。

不锈钢；浓硫酸；管道；腐蚀；电位；控制；措施

1 引言

贵溪冶炼厂是江铜集团下属单位， 1985年12月建成投产，经过富氧挖潜、“1542”、二期、三期、新30万t及完善改造等多次的改扩建［1］，目前已形成冶炼两个系统、制酸四个系列，总产能为1000kt/a阴极铜、1850kt/a硫酸的生产规模。

硫酸生产中浓硫酸输送最常用的是铸铁管［2］。铸铁管基本是靠壁厚来增加使用寿命，并且存在管道重量大、法兰连接点多，漏酸隐患点多等缺点。在实际生产中，管道的损坏多以“砂眼”蚀穿和脆性开裂这两种突发损坏形式出现，极易造成安全生产事故，增加系统非计划性停车时间。将普通1Cr18Ni9Ti、304、304L、316、316L等不锈钢［3］配以阳极保护［4］技术，应用于高温浓硫酸输送管道的使用上，实际应用中大部分管道防腐蚀效果较好，使用寿命较长，但在吸收塔回酸管道上，由于酸温高、塔内压力变化造成控制系统电位波动，出现管道腐蚀加剧，使用效果不理想的情况。

2 阳极保护酸管原理与控制

阳极保护酸管工作原理与阳极保护不锈钢酸冷却器一致［5］，但结构不同，阴极为若干个均匀布置在管道上的点状阴极串联而成，阳极为整个管道。参比电极根据管道长 度均匀布置在管道上［6］。阳极保护管道控制原理如图1。适用范围及要求见表1。控制参数见表2。

图1 阳极保护管道控制原理

表1 阳极保护管道适用范围及要求

表2 阳极保护管道控制参数

3 贵冶阳极保护酸管使用情况

贵冶硫酸三系列干吸一吸塔回酸管2007年投产时为DN800铸铁管，由于管道口径大，制作难度大，质量难以保证。检修过程中铸铁管道重量大，安装空间狭小，导致检修不便，并存在一定的安全隐患。车间于2010年年修期间将1AT回酸管全部更换为不锈钢阳极保护管。使用两年半后，塔下部回酸管头出现点蚀漏酸，进行局部贴补，目前漏酸点逐步扩大，漏点增多，进行壁厚测试，局部腐蚀加剧，情况如图2、图3。

图2 三系列一吸塔回酸管弯头处出现腐蚀

图3 三系列酸封顶部腐蚀

测厚情况如表3。

硫酸四系列2011年11月建成投产。其中干吸工序浓酸管道均采用各类不锈钢材质，主要包括316SS、304SS、XDS-2、XDS-8等材质，投入使用2年后，吸收塔回酸管出现腐蚀泄漏，2014年漏酸点逐步扩大，漏点增多，整个吸收塔回酸管酸封前管道下半部腐蚀变薄，情况如图4、图5。

测厚情况如表4和表5。

通过对循环酸管不同部分进行测厚比较分析，腐蚀严重的管道主要是各塔回酸管，尤其是一吸塔回酸管，而泵出口管和入塔管整体效果较好，测厚

表3 三系列一吸塔阳极保护管道测试数据mm

图4 四系列一吸塔回酸管弯头

图5 四系列回酸管电极焊缝

表4 四系列一吸塔阳极保护管道测试数据 mm

表5 四系列二吸塔阳极保护管道测试数据mm

显示正常,日常生产也没出现泄漏点。

4 一吸塔回酸管腐蚀原因分析

通过日常数据跟踪，管道检修情况，分析主要原因如下：

（1）生产负荷波动：由于冶炼CF作业为周期性作业，硫酸干吸酸浓、酸温受系统负荷变化而波动，造成阳极保护电位波动大，如图6。

图6 电位不定期突然上升

（2）循环酸温较高：根据实际运行情况，当酸温超过100℃时，造成控制电位波动大，同时酸温高对不锈钢腐蚀加大。

（3）循环酸带有气沫：由于吸收塔内是正压（20kPa左右），且随CF送停风有较大波动，造成回酸管中可能带有气沫，酸封前未满酸，导致控制系统电位波动，加剧管道腐蚀。

（4）阳极保护控制系统不能适应酸温过高、生产负荷波动大等生产条件或管道材质未达到要求，使用寿命短等原因造成。

5 改进措施

（1）将吸收塔塔底回酸管位置降低，并将原弯头改为三通，减缓酸管流速，减少弯头冲刷腐蚀。同时在回酸管三通处焊接十字板，防止产生旋流如图7、图8。

图7 原配置为弯头

图8 现改造为三通

（2）塔底酸过滤器及防旋板改进：改进塔底酸过滤器材质，由原来的SS920改为高硅合金材质，并增设防旋板，减少气沫产生。

（3）将酸封负压管与泵槽顶部连通，保持压力平衡。由于原酸封负压管道汇入总管后进入干燥塔入口，负压较大，压力频繁波动，容易造成压力不平衡，将其引入至泵槽，通过泵槽水封调整压力，使其与泵槽一样保持微负压，如图9、图10。

图9 增设十字防旋板

图10 改进负压管

（4）改进管道材质，局部易腐蚀管道采用耐高温酸的高硅合金材质。另外也从电气控制方面进行一些改进，如增加控制柜，将吸收塔回酸管道不同温度分段控制，更改参比电极位置，将中部改为下部等措施，取得了一定的效果。

通过以上措施，目前阳极保护控制系统波动问题得到解决，实际使用效果需通过进一步跟踪观察，定期对管道壁厚进行测试，对数据进行总结，电位不定期突然上升已消除，如图11。

Application and Improvement of Anode Protection of Sulphuric Acid Pipeline

JIANG Hong-wei
（Jiangxi Copper Corporation Guixi Smelter, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Brief description on dry-absorption process in sulfuric acid production process and stainless steel anode protection of sulfuric acid pipeline application situation in the actual production operation in Guixi smelter; two contrasting piping compare, pipes corrosion degree, corrosion parts analysis, and daily leak acid treatment, etc was mainly introduced in this paper. And through the improve measures of pipes and vacuum tube allocation, the problem of anode protection control system configuration potential fluctuations were solved, the pipelines life was extended, long term and stable safety operation was also realized.

stainless steel；concentrated sulfuric acid；pipe；corrosion；potential；control；measures

TQ111.1

B

1009-3842（2015）01-0016-04

2014-08-18

江红卫（1973-），男，江西玉山人，化工工程师，主要从事硫酸生产管理工作。E-mail: lsxiaozhuge@163.com