简论尿素生产中的腐蚀与防护
尿素合成塔的腐蚀与防护
尿素合成塔的腐蚀与防护[摘要]：根据尿素合成塔的使用和维护情况，系统的介绍尿素合成塔不同状况下的腐蚀特点和引起腐蚀的原因，并针对不同状况下如何减缓尿素合成塔的腐蚀问题，提出相应的预防措施和注意事项。
[关键词]：尿素合成塔；腐蚀；保护；预防措施Corrosion and prevention measure ofurea reactor[ Abstract ]: according the conditions faced in practical use and maintenance ,the paper systematically discuss the behavious and causes for urea reactor corrosion in different operation conditions ,followed by prevention and control measures during operating and in shutdown and repair period .[ Key words]: urea reactor; corrosion; protection; prevention measures前言：尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在与自然界中。
目前尿素工业生产主要以液氨和二氧化碳为原料，其反应分两步进行。
第一步，液氨与二氧化碳气体作用生成氨基甲酸铵2NH3+CO2﹦NH4COONH2+Q1第二步，甲铵脱水转变成尿素NH4COONH2﹦(NH2)2CO+H2O-Q2第一步反应为放热反应，速度快，在平衡状态下，CO2转化成甲铵液的程度高。
第二步反应是个微吸热的反应，速度较慢，平衡状态下甲铵液也不能全部转化为尿素，一般转化率在60%~70%，未转化的甲酸铵必须从已转化的尿素中分离出来加以回收利用，如果将未转化的甲酸铵全部回收用以制造尿素，其方法成为全循环法，现在工业中采用的基本上都是全循环法流程。
尿素装置高压设备腐蚀与防护措施
尿素甲铵液对双相 不锈钢 （ 主要是奥 氏体 、 铁 索体相 ） 具有较强 的选 择性腐蚀能力 ， 由于不锈 钢
的不 同组织 具有 不 同 的化 学 成分 ， 尿素 甲铵 液 中 在
内。反之 如果在 操作 过程 中出现超 温 、 断氧 、 化 物 硫
如果尿素高压系统中水碳 比升高 ， 即加入水量 过多 ， 会使溶液中氨的浓度下降 ， 氰酸或氰酸铵易产
生， 而且 降 低 了 溶 液 的 ｐ 值 ， 高 了溶 液 的腐 蚀 Ｈ 提 性 。水 碳 比升高 ， 会 引起气 提塔 内汽 提效率 降低 ， 还 使 气提 塔 出液温 度上 升 ， 加剧 气提 塔 的腐 蚀 。因此 ， 生产 中应适 当降低 高压 系统 的水碳 比 。 ３ １４ 甲铵 浓度 ．．
阳极 ： 溶液 中的 Ｈ 或 ０ 从 阳极取得 电子而被
还 原
Ｈ ＋ｅ＝Ｈ Ｈ ＋Ｈ ＝Ｈ２ ０２＋２Ｈ２ ＋４ｅ＝４０Ｈ 一 ０
氨基 甲酸根（ Ｏ Ｎ ２） Ｃ Ｏ Ｈ－ 呈还原性 ， 能阻止钝化
型金属表 面氧化膜 的生 成， 使金属 产生活化腐蚀 。
腐蚀强度与介质温度和甲铵浓度成正 比。
含铬量高于 ２ ％的焊接材料 ； ５ 才哦那个氩弧焊技术
进行不锈钢的焊接和补焊。
２５ 选 择性 腐蚀 ．
与 其表 面形 成 氧化膜 的质 量 和溶液 中的溶解 氧含 量 有很 大关 系 。钝 化 后 的 铬镍 不 锈 钢 ， 在加 氧 的尿 素 甲铵 溶液 中 ， 能够 继续 持续 金属 表 面氧化 膜 的完整 ，
因氧气不 易 通 过 ， 成 严 重 缺 氧 而 引起 腐 蚀 加 剧 。 造
尿素合成塔腐蚀分析与防护
尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素合成塔是化工装置中的核心设备之一，其主要作用是对氨和二氧化碳进行反应生成尿素。
尿素合成塔工作在高温高压下，同时氨、二氧化碳和尿素等物质分别流经塔内各级反应器，这样的工作环境必然会引起塔体的腐蚀。
本文将从尿素合成塔腐蚀的类型和原因、防护措施等方面进行分析。
一、尿素合成塔腐蚀的类型和原因1. 腐蚀类型尿素合成塔根据不同的催化剂和工艺条件，其塔体材料种类也不同，一般选用碳钢、不锈钢、合金钢等材料。
塔体内部布置的组件如催化器、冷凝器、再生器、氧化器等也是不同材质的。
此外，塔内物料流动的方式也会影响塔体的腐蚀形式。
因此，尿素合成塔的腐蚀类型也是多种多样的。
常见的尿素合成塔腐蚀类型有：均匀腐蚀、点蚀腐蚀、应力腐蚀开裂、干腐蚀等。
均匀腐蚀是指塔体表面在腐蚀介质中均匀失蚀并逐渐变薄。
点蚀腐蚀则是指在局部受到腐蚀的情况下，产生许多细小的孔洞。
应力腐蚀开裂是指材料在受到应力和腐蚀介质的共同作用下出现的裂纹。
干腐蚀是指在不含水或含水量较少的条件下，塔体内受到化学反应所产生的焦化物质等的腐蚀。
2. 腐蚀原因尿素合成塔腐蚀的原因主要有以下几个方面：（1）化学作用：尿素合成塔内物料流动过程中，反应产物之间会发生化学反应，如氨和二氧化碳在塔内进行氧合还原反应生成尿素，这样就会使得塔体产生化学腐蚀。
（2）物理作用：尿素合成塔会经历跨静电场和高温高压等物理环境的作用。
这些作用会导致材料的机械性能下降，从而引起塔体的腐蚀。
（3）流体作用：尿素合成塔内的流体流动条件对材料的腐蚀影响较大。
流体所受的剪切力会长期作用在材料表面，这会增加塔体的腐蚀量。
（4）设计不合理导致材料损耗：如塔内附加的设备和管道连接处不合理，容易导致材料磨损和腐蚀。
1. 材料选择在尿素合成塔的设计中，应根据不同的工况选择合适的材料。
焊接接头处应尽量减少，以降低塔体存在锥角时的应力集中。
在有磨损、腐蚀等风险的设备部位，应选择耐磨板或进行加厚设计。
尿素设备腐蚀
技术论文尿素设备的腐蚀及防护尿素设备的腐蚀及防护尿素设备在使用过程中，每时每刻都在发生着腐蚀，尿素设备的腐蚀除与设备的材质有关外，还与介质环境因素有关。
因此，设备的腐蚀与防腐是尿素装置安全、稳定、长周期运行的一个主要问题。
以下是我对尿素设备在生产中腐蚀与防护的一些了解和见解：一、尿素设备的腐蚀在尿素生产过程中，尿素合成液对设备的腐蚀性很强，侵蚀的组分为甲胺溶液，特别是在高温高压下这种腐蚀更为严重。
甲铵溶液对金属的腐蚀，主要是由于溶液中的氨基甲酸根(COONH-2)为一种复原性酸根，能破坏不锈钢等金属外表的钝化膜，使其产生活化腐蚀。
近年来，通过红外分光光度的测定，证明了原料NH3和CO2在高温下合成尿素过程中因异构化而生成氰酸铵，后者分解成游离氰酸：CO(NH2)2= NH4CNO = HCNO + NH3氰酸根(CNO-)也是一种复原性酸根，对金属外表的钝化膜也能产生活化腐蚀。
二、尿素设备的腐蚀类型大量的事实说明，不锈钢在尿素合成液中产生的腐蚀有均匀腐蚀，晶间腐蚀选择性腐蚀及应力腐蚀等，其中危害较大的为晶间腐蚀和选择性腐蚀。
下面就这几种腐蚀的特点加以分析。
〔1〕均匀腐蚀甲胺液对不锈钢的腐蚀一般表现为均匀腐蚀。
均匀腐蚀的特征是金属外表失去光泽，变得非常粗糙。
这种腐蚀通常发生在温度较高、缺氧和甲铵浓度较高的尿素—甲铵溶液中以及能生成甲铵冷凝液的气相中，如尿塔的中下部和保温不良的气相部分。
〔2〕晶间腐蚀晶间腐蚀是最危险的腐蚀。
腐蚀沿着晶粒的边界发展而使晶粒连续性破坏，因而使材料的机械强度和可塑性能力大为降低。
晶间腐蚀在和介质接触的金属外表上是不易发现的，故往往造成设备的突发性的破坏。
尿素设备中用的钢材大都是奥氏体不锈钢，这种材料在出厂前均经过高温淬火处理，故在供货条件下能抗晶间腐蚀。
〔3〕选择性腐蚀奥氏体不锈钢在焊接过程中从高温缓慢冷却时在焊缝中生成铁素体并发生一部分r相转为a相，在晶界上出现不同成分的相而成为复相钢，熔融尿素介质对复相钢存在较强的选择性腐蚀。
尿素合成塔腐蚀分析与防护
尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素合成塔是尿素生产工艺中的核心设备之一，它是将天然气、空气和蒸汽等原料在一定的温度、压力和催化剂的作用下，经过一系列反应生成尿素的重要设备。
由于腐蚀问题严重影响了尿素合成塔的使用寿命和生产效率，因此进行塔腐蚀分析与防护显得尤为重要。
一、尿素合成塔的腐蚀问题尿素合成塔的腐蚀主要来自于外部环境和内部介质的作用。
在外部环境方面，塔体长期接触空气和水分，受到大气腐蚀的影响，因此需要在设计和制造过程中采取防腐措施。
在内部介质方面，由于尿素生产过程中所使用的尿素溶液中含有氨气、二氧化碳等腐蚀剂，长期作用于塔体内壁和设备管道等，则会引起腐蚀和材料损耗，严重时会导致设备失效。
尿素合成塔的腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等几种类型。
1. 化学腐蚀：主要是由尿素生产过程中使用的氨气、二氧化碳等腐蚀剂直接对金属材料产生化学反应而引起的腐蚀。
在塔内喷放的氨气会直接作用于内壁和设备管道等金属表面，形成氮化物、亚硝酸盐等物质，引起腐蚀和材料损耗，产生白垩、黑垩等异常物。
2. 电化学腐蚀：由于在尿素合成过程中所涉及的介质的化学成分和物理条件的变化，导致金属表面出现电位差，形成电化学腐蚀现象。
这种腐蚀方式主要依赖于溶液中金属离子和氧化还原反应产物的生成和扩散，容易在金属表面形成氧化物和氢氧化物等产物。
3. 微生物腐蚀：指在尿素生产过程中，由微生物直接或间接诱发的金属腐蚀现象。
微生物腐蚀是产生在高温高压条件下的海洋、地下水和污水处理场等环境中，由细菌、藻类、真菌等微生物引起的一种特殊腐蚀现象。
在塔内运行一段时间以后，普遍会出现微生物污染，这时候就容易发生微生物腐蚀。
为了解决尿素合成塔的腐蚀问题，需要采取一系列有效的防腐措施，主要包括以下几方面。
1. 材料及涂层的选择：在制造过程中采用高耐腐蚀性材料，如不锈钢、钢材贴陶瓷等，同时在涂层选择时应选用高品质的树脂、聚合物等防腐涂料，以提高其耐腐蚀性。
尿素合成塔腐蚀分析与防护
尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素是一种重要的化肥和有机化学品，其生产过程中需要采用尿素合成塔。
然而，尿素合成塔在使用过程中易受腐蚀的影响，对塔的性能和寿命产生不利影响。
因此，对尿素合成塔的腐蚀进行分析，并实施有效的防护措施，是保障塔稳定运行的重要环节。
一、塔腐蚀主要原因尿素合成塔在使用过程中，容易受到以下多种因素的腐蚀作用：1.酸性气体腐蚀：在塔内运行时，酸性气体如二氧化碳、硫化氢、氢硫酸等会在塔体表面发生化学反应，产生酸性物质，从而引起塔体的腐蚀。
此类腐蚀主要发生在塔底、转化器入口附近和内衬表面等处。
2.塔中液体腐蚀：尿素合成过程中，产生的尿素等液体对塔体金属材料也会产生腐蚀作用。
这种腐蚀主要由于液体中存在氨等物质，以及液体中氢氧化物的腐蚀性等因素引起的。
3.水腐蚀：尿素合成塔使用的水源中可能含有各种离子、酸性物质等，容易对塔体产生腐蚀作用，从而引发塔体的腐蚀。
二、塔腐蚀防护措施为了减轻和避免尿素合成塔腐蚀对塔的损坏和影响，需采取以下措施：1.选用耐蚀金属材料：在尿素合成塔的设计和建造过程中，应该优先选用耐腐蚀的材料，如玻璃钢、PTFE、HASTELLOY等。
这种材料无毒、稳定、加工容易，并且具有较高的防腐性能。
此外，还可以在基础金属表面涂布耐腐蚀的涂料进行保护。
2.合理设计：在尿素合成塔的设计过程中，应该根据具体需求，合理规划塔的结构和布置。
例如，可以设置在塔的内壁加装保护层，以及在达到一定深度后喷涂保护层等措施，对塔进行多层保护。
3.加强维护管理：在设计和建造完整的尿素合成塔后，试运行期和正式运行期也必须做好维护管理工作。
主要包含定期检查，发现塔体问题，及时修补切割等；开展规范化操作，防止操作不当引起的腐蚀；做好安全生产管理，严格进行安全管理规范等工作。
4.节制化学反应：为避免酸性气体和液体等因素的腐蚀作用，还可以采取减少化学反应过程中发生的酸性气体和液体产生的措施。
例如，在塔内增设中和坑，将化学反应过程分段进行，并且增加反应坑之间的距离等措施，以期减少化学反应对塔体的腐蚀作用。
简论尿素生产中的腐蚀与防护
简论尿素生产中的腐蚀与防护蒋 菁(常州四药制药有限公司,常州市213014) 摘 要 以尿素生产装置中的CO2汽提塔为例,分析了甲铵等水溶液对设备的腐蚀情况、腐蚀类型、腐蚀机理及影响因素,提出了采用不锈钢材料、改进设备结构和提高制造质量等抗蚀防护措施。
关键词 尿素生产 腐蚀 CO2汽提塔1 前言 在尿素生产过程中,经常遇到腐蚀问题,这不仅影响到新工艺流程的实施,也影响到产品质量、消耗定额和设施的更换及维修。
腐蚀的产生主要是因为生产中处理的物料所引起。
液态氨基甲酸铵、浓甲铵水溶液以及含有甲铵的尿素水溶液都是腐蚀性很强的物质。
因而凡是与上述溶液接触的容器、管线及其他设备都必须用耐腐蚀能力强的材料制造,或用这类材料进行衬里保护。
为了解决尿素生产过程中的腐蚀问题,人们进行了大量的研究,找到了许多防护的方法,如在甲铵溶液中加氧,采用钛、锆、钽等合金来制造设备等,有效地控制了腐蚀速度。
2 CO2汽提塔腐蚀情况 CO2汽提法尿素生产设备中有4台高压设备:高压甲铵冷凝器、高压洗涤器、CO2汽提塔和尿素合成塔。
腐蚀问题主要出现在这四台高压设备上,以下就汽提塔的腐蚀情况略作说明: 汽提塔设备中上下管箱衬里表面通常出现虫蛀状腐蚀,表面由光滑变粗糙并均匀减薄,焊缝熔合线上出现刀状腐蚀、焊缝裂纹及坑蚀。
这主要是由于晶间腐蚀和选择性腐蚀所造成。
此外,分布器上的 2.3小孔因腐蚀而扩大,有的成椭圆状。
钛制汽提塔中的汽提管在距上管端约25至1600mm的范围内,出现管壁减薄现象,这可能是由于工业纯钛的抗磨蚀和抗冲击腐蚀性能较差所致。
3 腐蚀类型 目前尿素厂广泛采用的材料为18-12型铬镍钼不锈钢和18-8型铬镍不锈钢,个别设备有采用铬锰氮不锈钢,钛、锆及其合金和铝材。
这些材料在尿素厂经过了多年的使用后,发现在尿素—甲铵溶液中可能产生全面腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、冲刷腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、组织选择性腐蚀、腐蚀疲劳和孔蚀等,特别是在高温高压使用条件下,上述腐蚀现象更为明显。
尿素合成塔腐蚀分析与防护
尿素合成塔腐蚀分析与防护尿素合成塔是尿素生产装置中的重要设备，因其工作条件较为苛刻，经常接触到腐蚀性物质，容易发生腐蚀现象。
针对尿素合成塔的腐蚀分析与防护，本文将从以下几个方面进行介绍。
一、腐蚀分析1.1 腐蚀介质分析：尿素合成塔中主要的腐蚀介质有碳酸铵、尿素过饱和溶液以及其他有机酸等。
根据具体工艺参数和塔内工作条件，可以对腐蚀介质进行详细的分析，确定腐蚀介质的成分和浓度。
1.2 腐蚀形式分析：尿素合成塔的腐蚀形式包括常规腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀等。
通过观察和检测腐蚀表面的形貌和颜色变化，以及进行金相分析和电化学测试，可以确定塔内腐蚀的具体形式和程度。
1.3 腐蚀速率分析：通过长期观察并对尿素合成塔进行取样检测，可以确定腐蚀速率的大小。
根据腐蚀速率的数据，可以对合成塔的寿命进行预测，制定相应的防护措施。
二、腐蚀防护2.1 材料选择：对于尿素合成塔的材料选择，应考虑到尿素合成塔工作条件的特殊性，选择具有较高耐腐蚀性能的材料。
常用的材料有碳钢、不锈钢和镍基合金等。
根据不同的腐蚀介质和工作条件，可以通过涂层、衬里等方式提高材料的抗腐蚀性能。
2.2 表面处理：合成塔的表面经常直接接触腐蚀介质，因此对于合成塔表面的处理十分重要。
可以采用化学浸渍、喷涂等方式，在表面形成保护层，增加钢铁材料的耐腐蚀性能。
2.3 降低腐蚀介质浓度：通过改变工艺参数和工作条件，降低腐蚀介质的浓度，降低对合成塔的腐蚀程度。
可以调整尿素生产工艺中的温度、压力和流速等参数，减少腐蚀介质的接触时间和浓度。
2.4 定期检测和维护：定期对尿素合成塔进行检测和维护，及时发现腐蚀问题并采取相应的补救措施。
对于已经发生腐蚀的部位，可以进行修复或更换，保证合成塔的正常运行和寿命。
2.5 事故处理：在腐蚀防护工作中，也要考虑到可能发生的腐蚀事故，制定相应的应急措施，及时处理和善后，确保人员和装备的安全。
对于尿素合成塔的腐蚀分析与防护，需要根据具体工艺参数和工作条件，对腐蚀介质进行分析，确定腐蚀形式和速率，采取相应的防护措施，选择适当的材料和表面处理方式，定期检测和维护，并制定应急措施，确保合成塔的安全和正常运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
简论尿素生产中的腐蚀与防护
蒋 菁
(常州四药制药有限公司,常州市213014)
摘 要 以尿素生产装置中的CO2汽提塔为例,分析了甲铵等水溶液对设备的腐蚀情况、腐蚀类型、腐蚀机理及影响因素,提出了采用不锈钢材料、改进设备结构和提高制造质量等抗蚀防护措施。
关键词 尿素生产 腐蚀 CO2汽提塔
1 前言
在尿素生产过程中,经常遇到腐蚀问题,这不仅影响到新工艺流程的实施,也影响到产品质量、消耗定额和设施的更换及维修。
腐蚀的产生主要是因为生产中处理的物料所引起。
液态氨基甲酸铵、浓甲铵水溶液以及含有甲铵的尿素水溶液都是腐蚀性很强的物质。
因而凡是与上述溶液接触的容器、管线及其他设备都必须用耐腐蚀能力强的材料制造,或用这类材料进行衬里保护。
为了解决尿素生产过程中的腐蚀问题,人们进行了大量的研究,找到了许多防护的方法,如在甲铵溶液中加氧,采用钛、锆、钽等合金来制造设备等,有效地控制了腐蚀速度。
2 CO2汽提塔腐蚀情况
CO2汽提法尿素生产设备中有4台高压设备:高压甲铵冷凝器、高压洗涤器、CO2汽提塔和尿素合成塔。
腐蚀问题主要出现在这四台高压设备上,以下就汽提塔的腐蚀情况略作说明: 汽提塔设备中上下管箱衬里表面通常出现虫蛀状腐蚀,表面由光滑变粗糙并均匀减薄,焊缝熔合线上出现刀状腐蚀、焊缝裂纹及坑蚀。
这主要是由于晶间腐蚀和选择性腐蚀所造成。
此外,分布器上的 2.3小孔因腐蚀而扩大,有的成椭圆状。
钛制汽提塔中的汽提管在距上管端约25至1600mm的范围内,出现管壁减薄现象,这可能是由于工业纯钛的抗磨蚀和抗冲击腐蚀性能较差所致。
3 腐蚀类型
目前尿素厂广泛采用的材料为18-12型铬镍钼不锈钢和18-8型铬镍不锈钢,个别设备有采用铬锰氮不锈钢,钛、锆及其合金和铝材。
这些材料在尿素厂经过了多年的使用后,发现在尿素—甲铵溶液中可能产生全面腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、冲刷腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、组织选择性腐蚀、腐蚀疲劳和孔蚀等,特别是在高温高压使用条件下,上述腐蚀现象更为明显。
在这些腐蚀类型中,危害性最大的是晶间腐蚀、组织选择性腐蚀和孔蚀。
3.1 晶间腐蚀:不锈钢的晶间腐蚀产生的原因是由于沿晶粒边界形成或析出铬的碳化物,造成晶界附近的贫铬区,这样在介质作用下,晶界就会发生强烈的腐蚀。
3.2 组织选择性腐蚀:复相不锈钢在介质中既能产生铁素体相的选择性腐蚀,也能产生奥氏体相的选择性腐蚀。
一般在含氧充分的情况下,溶液对铁素体相的选择性腐蚀较强,但在缺氧的情况下则相反。
产生选择性腐蚀的基本条件是钢的不同组织具有不同的化学成分,在尿素—甲铵溶液中形成腐蚀电池,其结果是电位较低的组织(阳极)被优先溶解。
45
《化工装备技术》第19卷第6期1998年
3.3 孔蚀:由于溶液中存在着活性离子,这会破坏不锈钢表面的氧化膜,即在活性离子的吸附点上产生可溶性金属化合物,进而在氧化膜上形成小孔。
因此,小孔成为阳极,被钝化表面成为阴极,显然就形成了腐蚀电池,这种大阴极、小阳极大大加速了阳极腐蚀速度,致使小孔穿透。
4 腐蚀机理
目前,对于高温高压尿素—甲铵溶液的腐蚀机理有几种解释。
4.1 氨基甲酸根的腐蚀。
日本三井公司和荷兰斯塔米卡邦公司等都认为,氨基甲酸铵溶液在水中离解出氨基甲酸根(COON H-2),呈还原性,能阻止钝化型金属表面氧化膜的生成,使金属产生活化腐蚀。
4.2 氰氧酸根的腐蚀。
这种观点认为,尿素甲铵溶液的强腐蚀性是由于在高温高压下,部分尿素会产生其同素异构物氰氧酸铵,在有水存在时,氰氧酸铵可离解产生氰氧酸根,而氰氧酸根具有强还原性,使钝化型金属表面不易形成钝化膜,产生严重的活化腐蚀。
4.3 形成氨的络化物。
由于尿素合成介质中的氨浓度高,氨会与不锈钢中的许多元素的氧化物形成络合物,从而破坏不锈钢钝化所依赖的表面氧化膜。
因此,尿素甲铵溶液的腐蚀是以不锈钢的表面氧化膜与氨形成络合物的形式进行的。
5 影响因素
腐蚀的影响因素比较多,主要有介质的性质、温度和运动状况、合金元素和组织、应力、设备结构、制造工艺和质量等。
介质中尿素的影响较大,其腐蚀机理前已述及。
此外,电化学腐蚀速度一般还随温度升高而增大,这是因为温度升高使电极过程增强,扩散速度加快,尿素—甲铵溶液的欧姆电阻下降和氧含量降低,这些因素均加快了腐蚀。
各种合金元素对腐蚀有一定影响,铬、镍、钼、硅和钛等合金元素均对材料有良好的影响,而硫则是一种不良元素。
例如,铬能提高钢基体的电极电位,从而提高钢抗电化学腐蚀的能力,还能使钢表面在氧化性介质中形成致密的氧化膜,起保护作用。
在不锈钢中加入镍能改善不锈钢的综合机械性能,获得均匀的奥氏体组织。
钼元素能起稳定不锈钢氧化膜的良好作用,故可提高不锈钢抗孔蚀和晶间腐蚀的能力,但也会降低不锈钢的焊接性能。
6 防护措施
6.1 选择耐蚀的衬里材料及焊接材料,制定合适的材料检验标准,并加强对所有材料的验收和管理。
目前在尿素生产中普遍采用316L不锈钢及其同系列钢种,这一类材料能耐受加氧钝化生产装置各部分所处的腐蚀环境,特别是尿素合成塔与汽提塔。
但在某些条件苛刻部位,如焊缝、合成塔与汽提塔上部、连接部分等处,因其抗蚀力较差,尤其是汽提塔的管子,故采用一种改良的奥氏体不锈钢,其成分为Cr25Ni22Ti2,此材料耐蚀能力较强。
此外,钛、锆及其合金也进一步得到了应用,但因造价高而不能广泛使用。
6.2 改进设备结构,避免在设备内形成死角或滞流区。
避免腐蚀环境中的受载构件产生过大的应力集中和承受疲劳载荷。
避免施焊和检验困难的结构。
6.3 提高制造质量,特别是焊接质量,这是提高装置使用寿命的关键。
目前CO2汽提法尿素生产装置的腐蚀泄漏事故80%以上是由于焊接缺陷引起的,如气孔、缝纹、未熔合、夹渣、弧坑和过烧等。
因此,提高制造厂的质量管理水平和施工人员素质是很重要的。
6.4 须加强和完善管理制度,加强对操作工人的教育,严格按照生产操作规程进行操作和维护设备,杜绝事故。
46简论尿素生产中的腐蚀与防护
6.5 提高检修质量,加强检测手段,防止缺陷产生。
7 发展状况
耐腐蚀材料虽然并不少,但能在生产中广泛应用的不多。
如今人们还在不断研究,日本某公司提出用高铬铁素体不锈钢制造尿素合成塔等设备,其使用寿命较18-12型铬镍不锈钢长得多,而加工制造比钛材容易。
但这种钢纯度高,在材料较厚的情况下延展性不足,因此在尿素厂中的应用还受到一定限制。
现在已有采用这种Orion26-1钢来制造尿素装置主要设备的一些重要部件,多年来效果令人满意,相信以后这种无镍全铁素体钢将得到广泛应用。
在西欧相继研制出了许多新的奥氏体不锈钢,如在18-12型不锈钢中加入小于0.2%的氮,使材料的屈服强度提高30%～50%,从而提高了材料的耐腐蚀疲劳的能力。
再有,用增加铬的含量来提高不锈钢在低氧条件下的耐腐蚀能力。
总之,随着尿素生产的发展,对尿素设备用的耐蚀材料提出了更高的要求。
同时,随着耐蚀材料的解决,也促进了尿素生产的发展。
目前腐蚀问题还没有完全解决,还需要以后不断研究。
一台尿素合成塔的现场修理
王 平 孙锡良 吕延茂
(南化集团公司化工机械厂,210048)
摘 要 针对一台因衬里层焊缝腐蚀渗漏而失效的尿素合成塔,进行了现场修理。
在我国的尿素塔修理史上,第一次采用在原对接焊缝上增设焊缝盖板的结构;第一次运用氩弧焊技术对盖板等进行组焊。
按照原图的技术要求,对修理后的尿塔进行了水压试验和氨渗透试验,均一次合格。
关键词 尿素合成塔 衬里层 现场修理 焊缝盖板 焊缝打磨 PT检查
1 前言
云南沾益化肥厂的某台直径1.4m尿素合成塔(以下简称尿塔)是由国内某厂70年代末制造的。
由于当时国内制造尿塔的技术和经验还不够完善,该塔于1980年开始运行后因渗漏较严重,频繁停车补焊,故在1986年停止使用。
1990年,使用厂请南化(集团)公司化工机械厂对该合成塔进行修理,以求重新使用。
2 结构
该尿塔是单层壳体加内衬的结构。
衬里内径1388mm,衬里层厚6mm,材料X2CrNiM o18 -12。
壳体材料是原西德生产的BHW35,壳体厚98mm,塔顶、塔底均为球形封头。
尿塔壳体的筒节,其中7节的长度是2900m m,2节的长度是1410mm。
尿塔总高约30m。
3 检测
首先,进行塔内检查。
筒体衬里层的腐蚀状况基本尚可,有一层致密的钝化膜,而顶、底封头衬里层略有腐蚀;塔衬里层焊缝的大部分经过了补焊,补焊处的焊缝既宽又厚,个别焊缝宽度达40mm、高度达10mm。
47
《化工装备技术》第19卷第6期1998年。