氨板式空冷器失效原因分析

2017-01-04韩永强

中国设备工程 2016年13期

关键词：板片预冷冷器

韩永强

（大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆 163714）

氨板式空冷器失效原因分析

韩永强

（大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆 163714）

本文对氨板式空冷器失效原因进行了具体分析。

氨板式空冷器；失效；化学分析

0 引言

大庆石化公司60万吨/年酮苯脱蜡装置氨板式空冷器，从2014年上半年开工至今，预冷段板束相继出现泄漏，外表面局部腐蚀，板片穿孔泄漏，空气侧板间积灰严重，1/3以上堵塞，严重影响装置正常运行。

该设备每组空冷器分为预冷段和过冷段，共5组，由甘肃蓝科石化设备有限责任公司设计制造。为了弄清设备泄漏原因，对腐蚀板束进行了外观检查、化学分析和金相检验。

1 失效空冷器基本概况

设备型号：LBKZ3800x4.2-665-1.6-2-200/300LTZ

氨流量：30000 kg/h；

热负荷：9447.38 kW；

氨入口压力：1.47 MPa、压力降0.012 MPa；

氨入口温度：105℃；

液氨出口温度：38℃；

设计气温30.5℃，湿球温度27℃，相对湿度80%。

2015年4月，首次出现1#空冷器预冷段板束换热片泄漏；2015年9月，2#、4#、5#空冷器预冷段又相继出现泄漏。有母材漏点，也有焊道分散的微漏点。

2 外观检查

对板片表面腐蚀特征进行外观检查，发现板管外侧表面存在金属光泽，局部受蚀有锈斑失去光泽，有红锈色和黑色沉积物（见图1）。腐蚀坑多分布在板片空气流道凸泡的顶部，受腐蚀表面呈现溃疡（见图2）。腐蚀均发生在该空冷器的预冷段（干式空冷部分），内表面无腐蚀（见图3）。

图1 板束表面腐蚀特征

图2 流道凸顶腐蚀坑

图3 内表面板片无腐蚀

3 化学分析

分别在3处腐蚀坑上取腐蚀产物样品，进行能谱分析，结果见表1和图4。

分析结果反应出，腐蚀产物中不含氯元素，含有大量的硫元素。

4 金相检验

分别取焊缝和母材进行金相检验，结果显示板片金相组织正常，外表面腐蚀（图5、6）。

5 结论

通过以上分析可见，板片组织正常，腐蚀部位集中在板片空气侧凸泡受压部位。从板片结构上分析，这些部位都可能存在缝隙，当有液体介质存在时，由于缝隙的毛细管作用，使介质浸入缝隙。并且由于该板段为干板段，介质在这些部位存在反复蒸发浓缩的过程。此外，缝隙的几何作用阻碍了缝隙中介质与环境介质的交换，缝隙中的介质将随着腐蚀的进程而逐渐酸化，造成不锈钢活化。

本板片的腐蚀形貌呈溃疡状，符合酸性条件下的不锈钢腐蚀特征，腐蚀产物中没有检出氯元素，表明介质中氯含量极低。因酮苯装置处在热电、催化、蒸馏硫酸等装置包围圈中，环境空气中含有大量粉尘，导致腐蚀产物中含有大量的硫元素，表面腐蚀介质吸收了大量的SO2，SO2溶解在水中形成亚硫酸（H2SO3），使介质呈强酸性，板片间的缝隙结构和介质的反复浓缩导致介质进一步酸化，这是导致板片发生严重腐蚀的直接原因。