化工厂中设备、管道的露点腐蚀及其预防措施

流程工业 2023-12-11

在很多煤化工厂都会发生露点腐蚀的现象，有腐蚀性介质，有水汽的存在，而且介质的温度已经在露点温度以下，这样长期就会对设备及管道造成露点腐蚀。

露点腐蚀的相关定义

露点腐蚀广义地讲就是在工艺气体在降温过程达到相变点产生液态结露。

露点：从化学观点看，是水蒸气开始冷凝的温度；从气象观点看，是湿度和压力无变化冷却到饱和时的温度。

露点腐蚀也就是饱和蒸汽冷凝液对钢材的腐蚀。

冷凝蒸汽类型：水蒸汽、油气。

含腐蚀介质的水蒸汽：腐蚀介质包括HCl、CO2、SO2、SO3、NOX等。

露点腐蚀部位

01 加热炉和锅炉

含有HCl、CO2、SO2、SO3、NOX等的烟气在炉低温部位冷凝产生酸性腐蚀，包括空气预热器、省煤器、对流段冷进料、炉壁、烟囱等。

02 管道或设备内

设备及管道的盲肠部位、关闭的旁路、带保温堵头的冷端、管道一侧有冷却介质使另一侧局部冷凝腐蚀，塔顶回流部位等。

常见有危害性的部位包括加热炉对流段、炉壁、锅炉空气预热器、气化炉各个监测点、合成气管道导淋、引压点及温度测点。

露点腐蚀特点

露点腐蚀主要是电化学腐蚀，表现形式包括均匀腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀裂纹、氢诱导开裂等。随冷却温度降低，冷凝液酸浓度由高到低，腐蚀由低→高→低。

露点腐蚀在煤化工各种设备的内外大量存在，内部由工艺介质腐蚀，外部由大气和各种腐蚀介质组合腐蚀。

烟气露点腐蚀：燃料中的杂质，包括氯化物、硫化物、氮化物、重金属(钒)等，在燃烧过程生成气体影响露点冷凝液的腐蚀程度。燃烧生成的V2O5是低熔点的物质在不锈钢表面冷凝腐蚀，同时它又是SO2转化成SO3的催化剂。

硫酸露点温度与氧含量、水蒸气含量、硫含量成正比。

盐酸露点温度与氯含量成正比，一般为27~60℃。

硝酸露点温度与氮化物含量成正比，一般为30~60℃。

腐蚀速率和低温腐蚀规律

影响金属腐蚀速率主要有凝结的酸量、酸露的浓度和金属壁温三个因素。

当壁温较高，稍低于露点时，壁面凝结的酸量很少，腐蚀速度很慢。随着壁温降低，凝结酸量增加，腐蚀速率显著增加。通常最大腐蚀点的壁温比露点约低20~45℃。当壁温进一步降低时，凝结的酸量已足够，此时腐蚀速率与酸浓度几乎无关，而仅仅取决于壁温。随着壁温的降低，酸露中酸浓度也随之降低。虽然酸露中酸浓度的降低使腐蚀速率增加，但壁温对腐蚀速率的影响大于酸浓度对腐蚀速率的影响，因此腐蚀速率下降。下降至一定程度后，由于浓度的影响超过了壁温的影响，随着壁温的降低，腐蚀速率又会加快。

防止烟气露点腐蚀的措施

1) 采用清洁燃料；

2) 低空气过剩系数；

3) 燃料充分燃烧；

4) 提高进料温度使管壁温度在露点温度之上(一般露点温度当燃料含硫大于2%取150℃，管内介质温度取135℃，面积足够的情况下烟气温度220℃)；

5) 提高设备壳体壁温(加热炉90~100℃，FCC再生器180℃)；

6) 采用耐腐蚀材料：镍基合金C-276，C-22；ND钢，含铜和铬合金，外涂覆(氟橡胶、搪瓷、高温涂料、喷不锈钢+涂料封闭等)；

7) 添加剂：中和/抑制生成硫酸，如MgO，Mg(HO)2，不仅中和硫，而且中和V5O2；

8) 炉壁用涂料保护；

9) 炉隔热衬里采用致密材料，防止烟气窜透。

其他预防措施

1）加强保温或提高壁温，在很多煤化工厂发现设备及管道存在露点腐蚀之后，通过增加伴热的方式来提高设备及管道的本体温度来防止露点腐蚀的发生；