戴维甲醇合成塔制造全过程暂时防锈技术研究

张虔　张星　郝维勋　张丛生

摘 要：戴維技术的甲醇合成塔一直依赖于进口，制造难度高，在国内制造尚属首次，尤其制造过程中对防锈要求非常苛刻。我们立足于戴维甲醇合成塔制造全过程，从孔群的防锈、换热管的防锈、水压的整体防锈等关键节点进行研究和实施，摸索出了满足戴维技术要求的制造全过程暂时防锈技术。

关键词：甲醇合成塔;暂时防锈;防锈技术

某公司甲醇合成塔项目，是目前国内在建的超大型煤化工项目，该项目采用英国戴维公司技术，由我公司设计、制造，是戴维技术的首台国产化设备，在国内煤化工行业具有里程碑式意义。戴维甲醇技术要求甲醇合成塔在制造厂完工后筒体内表面及换热管的内外表面清洁度大部分区域在不放大的情况下观察时，表面应无可见的油、脂和污物，并且几乎没有氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质。少部分区域至少在不放大的情况下观察时，表面应无可见的油、脂和污物，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质，应具有金属底材的光泽。若达不到此要求就必须进行化学清洗，防锈要求非常苛刻。

1 金属防锈技术

金属生锈是金属在自然环境作用下发生的最普遍的一种自然现象，它是自然环境诸多因素在金属表面的化学、电化学作用的结果。为了防锈，多年来防腐技术人员采取了多种措施，具体分为三种。第一种是采用冶金材料的技术，在金属材料中加入一些具有耐锈蚀元素形成耐锈蚀合金，例如耐候钢、不锈钢等，在一般的大气环境下具有较强的耐锈蚀能力。第二种是采用表面工程技术，在金属表面上复合一层或多层电镀层、热喷涂层、油漆层、非金属层等，发挥“永久”耐蚀、耐磨等作用。第三种是采用暂时防锈技术，在金属表面上涂敷或喷涂一层防锈油、防锈剂、防锈膏或在密闭空间内放置气相防锈剂等，起到工序间防锈、临时防锈的作用。

在防锈剂、防锈油使用开始，西方世界就有“暂时性防锈”的提法。而在我们的暂时防锈事业起源于新中国成立初期，当时工厂生产的工件或产品锈蚀非常严重，随之就产生了一批防腐技术先辈从事暂时防锈技术的研究。目前，较为成熟的暂时防锈技术主要有两类：

第一类是防锈剂、防锈油、防锈切削液等。涂敷在金属表面后在金属表面形成一层阻止水和氧与金属表面接触的屏蔽涂层，而起到防腐作用。

第二类是气相缓蚀剂等。在潮湿空气作用下水解或离解，分解出挥发性的保护基团，沉积到金属表面并起缓蚀作用防止水汽与金属表面接触，进而防止锈蚀。

2 戴维甲醇合成塔的防锈技术

戴维甲醇合成塔所用的材料耐锈蚀能力很差。制造期间恰逢雨季，不采取防锈措施，非常容易生锈，进而发生点蚀，影响材料的性能。根据戴维甲醇合成塔的制造工艺，将甲醇合成塔的制造全过程分为3个防锈点，主要包括孔群的防锈、换热管的防锈、水压的整体防锈。并对其适用的9种防锈方案进行论证分析，具体如下：

2.1 孔群的防锈

甲醇合成塔的气体出口收集器、气体入口分布器和热电偶套管按照相应产品图纸和技术文件的要求，应分别加工Ф3mm、Ф2mm和Ф1mm的孔群，由于开孔尺寸较小且数量较多，同时部件筒身的材质在加工制造过程中易产生锈蚀，进而堵塞孔群，且孔群为外协加工，所以从孔群的钻取、孔群的存放、孔群的运输等多个环节进行防锈，以保证部件表面质量。

2.2 换热管的防锈

甲醇合成塔的换热管采用碳钢材质，防锈能力很差。在潮湿空气中极易锈蚀，同时由于换热管的壁厚非常厚，一旦防护不当或不采取防护措施，很容易出现锈蚀坑，导致换热管报废。换热管外购后，在公司内需历经换热管加工、水压试验、存放、串管等工序，需采用相应的防锈措施，保证换热管的质量。

2.3 水压的整体防锈

甲醇合成塔需对壳程和管程部分分别进行水压试验。由于壳程部分的体积较大，水压试验注水需要20-30h，按照水压工艺保温一定时间后，排水时间大概需要10-20h。在注水及排水过程中，由于水温高、湿度大，非常容易生成大量浮锈，因此，采用水中添加一定比例的水基缓蚀剂的方式进行防锈。水压的整体防锈工艺如下图1。

另外，在水压防锈过程中还需注意以下几点：①水压试验应采用洁净水进行，水中Cl-含量应≤25mg/L。水温应不小于15℃，且不宜大于30℃;②水压试验的上水和排水过程应严格控制，尽量缩短上水和排水时间，以保证产品的表面质量;③水压试验后，应立即将水排尽，并进行干燥处理。管程采用干燥无油的压缩空气吹干，壳程采用通入氮气保护的热处理炉烘干;④设备干燥后，应立即按照工艺文件的要求进行充氮包装，不宜在空气中长时间暴露。

3 结论

通过对常用的9种防锈技术进行研究，并对其优缺点进行分析，结合甲醇合成塔的3个防锈节点的实际工况，选择适宜的防锈技术。同时，密切跟踪其实施执行情况，督促其按照方案实施，最终甲醇合成塔的内表面及换热管内外表面满足了戴维技术的要求，为下一步戴维技术的国产化积累了经验。

参考文献：

[1]王一建，王余高.金属锈蚀原理与暂时防锈[M].北京：化学工业出版社，2017.

作者简介：

张虔（1986- ），男，山西垣曲人，大学本科，工程师，主要从事金属材料的腐蚀与防护工作。