转化炉炉管的腐蚀与防护

锅炉高温腐蚀及防止措施锅炉的高温腐蚀主要发生在燃用高硫煤的锅炉水冷壁管和过热器管束上。

锅炉运行时在烟温大于700℃的区域内,在高温高压条件下受热面与含有高硫的腐蚀性燃料和高温烟气接触,极易发生高温腐蚀。

高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀主要是由于煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自由的硫原子,产生腐蚀。

通常高压锅炉水冷壁管向火侧的正面腐蚀最快,减薄得最多,若发生爆管都在管子的正面爆开,管子的侧面减薄得较少,而管子背火侧几乎不减薄,这种腐蚀给锅炉水冷壁管造成很大威胁,严重时,往往几个月就得更换部分管段,给锅炉的安全经济运行带来很大危害。

而锅炉过热器管的高温腐蚀主要是由于液态的灰黏结在过热器管壁上而引起腐蚀。

1 高温腐蚀的主要原因1.1 燃烧不良和火焰冲刷持续燃烧不良和脉动火焰冲击炉墙时,导致燃烧不完全,在燃烧器区域附近的火焰中心处,当未燃尽的焰流冲刷水冷壁管时,由于煤粉具有一定的棱角,煤粉对管壁有很大的磨损作用,这种磨损将加速水冷壁保护层的破坏,在管壁的外露区段,磨损破坏了由腐蚀产物形成的不太坚固的保护膜,烟气介质便急剧地与纯金属发生反应,这种腐蚀和磨损相结合的过程,大大加剧了金属管子的损害过程。

1.2 燃料和积灰沉积物中的腐蚀成分燃用含硫量高的煤粉时,煤粉中的黄铁矿(FeS2)燃烧受热,分解出自由的硫原子:FeS2→FeS+[S],而烟气中存在的一定浓度的H2S与SO2化合,也产生自由硫原子:2H2S+SO2→2H2O+3[S]。

自由硫原子与约350℃温度的水冷壁管相遇,发生反应:Fe+[S]→FeS,3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2,产生腐蚀。

其次,燃料中的硫及碱性物会在炉内高温下反应生成硫酸盐,当这些硫酸盐沉积到受热面上后会再吸收SO3,生成焦硫酸盐,如Na2S2O7和K2S2O7。

焦硫酸盐的熔点很低,在通常的锅炉受热面壁温下呈熔融状态,与Fe2O3更容易发生反应,生成低熔点的复合硫酸盐:3Na2SO4+Fe2O3+3SO3→2Na3Fe(SO4)3,3K2SO4+Fe2O3+3SO3→2K3Fe(SO4)3,当温度在550℃~700℃时,复合硫酸盐处于融化状态,将管壁表面的Fe2O3氧化保护膜破坏,继续和管子金属发生反应,造成过热器管的腐蚀。

收稿日期:2003-05-27;修稿日期:2004-02-05。

作者简介:张爽松,女,汉族,1969年10月生,1992年毕业于中南工业大学冶金系,工程师,现从事理化检验管理工作。

已发表论文两篇。

制氢转化炉炉管失效分析张爽松(锦西炼油化工总厂检验中心,辽宁葫芦岛125001) 摘要:针对制氢转化炉炉管多次开裂失效的情况,进行了宏观分析、化学分析以及金相分析。

结果表明,高温操作及短时局部过热是炉管发生高温蠕变失效的直接原因,而氢损伤加速了转化炉炉管的脆化。

加强平稳操作,尽可能减少紧急开停工次数可减少上述失效事例的发生。

关键词:转化炉管　失效分析　蠕变　氢损伤中图分类号:TE985.9 文献标识码:　B 文章编号:1007-015X (2004)02-0030-04 锦西炼油化工总厂制氢转化炉炉管通常采用HK-40钢制造,其设计寿命为10年。

制氢转化炉炉管1994年8月安装并投入生产,1995年即有一根炉管发生破裂,在其后的几年里,其它几根炉管也相继发现程度不等的裂纹。

1　炉管服役条件及失效情况制氢转化炉炉膛两边的两排火嘴喷出的燃料油燃烧将炉管内的原料气加热,并在催化剂作用下进行转化反应,生成含氢约70%的转化气。

炉膛的环境温度为950～980°C ,原料气进入炉管的温度为450～480°C ,受热后的出口温度控制在730°C 左右。

管内气体压力为1.5MPa ,除氢气外还有二氧化碳、蒸汽和甲烷气等。

炉管采用HK -40离心浇铸管(简称HK -40管),管径为127mm ,壁厚12mm 。

服役一年多后,一根炉管向火面一侧明显胀粗,管壁明显减薄,在最严重处管外径由原来的127mm 增至151mm ,管壁由12mm 减至9mm ,有一条140mm 以上的纵向主裂纹,此外还有几处短裂纹分布在外壁上。

2　检验结果与分析2.1　宏观分析炉管换下后,分别截取失效部位和出口处部分管段进行观察:失效部位向火面的外表面较为平整光滑,有一条轴向主裂缝,顺着主裂缝观察断口形状,为结晶状脆性断口,断口不平齐,此外还有一些粗细不等的没有穿透管壁的细小裂纹;内壁布满了微细裂纹沿轴向分布;对其截面进行观察,在向火面的管截面上,有许多沿壁厚方向的裂纹,但并没有穿透管壁,显然裂纹源在中间,用低倍放大镜可看到裂纹粗细不均,向火面管壁明显减薄,炉管背火面的内外表面基本完好。

气态烃蒸汽转化炉炉管的维护管理胥清平(四川美丰化工股份有限公司绵阳分公司　457731)0　前言气态烃蒸汽转化炉炉管(又称一段转化炉炉管)是气态烃蒸汽转化法制氨的关键设备之一。

由于转化管长期处于800～900℃、压力3.0MPa 左右和有一定气体腐蚀的苛刻条件下操作,需要采用传热系数好,而且又耐热的合金钢管,所以价格昂贵。

以50kt/a合成氨装置为例,仅转化管成本就达百余万元,若使用不当,造成炉管破裂,系统停车更换炉管,加之催化剂装填及系统开车消耗,损失就更加惨重了。

因此,为了防止过早地更换炉管或出现未预料到的生产中断,维护转化炉炉管、延长其使用寿命,显得尤为重要。

转化炉炉管是合金钢制的离心浇铸管,常见的规格为 71～ 122mm、长10～12m,一般由三、四段焊接而成,使用寿命一般设计为100kh。

炉管损坏部分大部分发生在距炉管顶部2～3m 或炉管中部,损坏状况大多为炉管过热发生蠕变破裂。

因此,维护炉管主要是防止炉管过热。

1　炉管过热的分析及预防措施从设备本身而言,炉管应该在尽可能低的温度下运行,超过其设计温度,随着温度的升高,使用寿命会成倍缩短。

以HK-40的耐热合金钢转化管为例,当管壁温度为950℃,管子寿命为84 kh,只要再升高10℃,就会缩短到60kh。

炉管除了装载催化剂外,还具有通过管壁将炉膛中幅射的热量传递给管内催化剂的作用,满足管内吸热反应所需的热量。

如果催化剂活性下降,将严重影响转化反应效果。

转化反应是强吸热反应:CH4+H2O=CO+3H2-206.29kJ/mol,可见催化剂活性的下降是造成炉管过热的主要原因。

1.1　一段炉催化剂活性下降的原因及预防措施(1)催化剂装填质量差,出现架桥,或有的炉管催化剂装填过紧、有的炉管装填过松,工艺气偏流,流向阻力小的炉管,使其管内催化剂失活过早。

kcal/kg),年节约烟煤28800t,则每年所产蒸汽节约煤炭效益:24÷7×24×350×500=1440(万元)。

锅炉管道腐蚀的原因分析和建议锅炉管道腐蚀的原因、分析及建议×××（××××××××××发电有限责任公司×××××× 044602）摘要：四管爆漏是火力发电厂中常见、多发性故障，而管道的腐蚀常常中四管泄漏的重要原因。

大部分管道腐蚀的初始阶段，其泄漏量和范围都不大，对于故障的部位不好确定和判断。

一般要经过几天或更长时间泄漏程度才会逐渐增大，发展成为破坏性泄漏或爆管，严重威胁着火力发电厂的安全稳定运行，故本文对锅炉四管腐蚀的原因进行了分析并根据相应的原因提出了一些建议。

关键词：腐蚀、硫化物、氯化物0 前言腐蚀是火力发电厂中常见的故障。

腐蚀的初始阶段，没有明显的现象或其泄漏量和范围都小，对于故障的部位不好确定和判断。

一般要经过几天或更长时间泄漏程度才会逐渐增大，同时局部的泄漏会冲刷周围邻近的管壁，造成连锁性破坏，危及到整个锅炉运行的安全。

1．腐蚀的原因广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。

狭义的腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。

1．1管内壁腐蚀：也称水汽侧腐蚀。

1．1．1溶解氧腐蚀。

1．1．2垢下腐蚀。

1．1．3碱腐蚀1．1．4氢损伤。

1．1．5铜氨化合物腐蚀。

1．2烟气侧腐蚀。

1．2．1高温腐蚀。

1．2．2低温腐蚀。

1．3应力腐蚀，也称冲蚀。

指管道受到腐蚀和拉（压）应力的综合效应。

3．设备发生腐蚀的理论原因分析3．1管内壁腐蚀3．1．1溶解氧腐蚀由于Fe与O2、CO2之间存在电位差，形成无数个微小的腐蚀电池，Fe是电池中的阳极，溶解氧起阴极去极化作用，Fe比O2等的电位低而遭到腐蚀。

当pH值小于4或在强碱环境中，腐蚀加重，pH值介于4~13之间，金属表面形成致密的保护膜（氢氧化物），腐蚀速度减慢。

制氢装置转化炉炉管焊缝开裂原因分析及预防措施摘要：某制氢装置转化炉于2014年10月投用，2019年5月检查发现有1根延伸段炉管存在裂纹，其工作温度为460℃，材质为SA-312TP304H，对其进行打磨时发现该裂纹为穿透性裂纹，这将会造成炉管内介质泄漏，给制氢装置的安全生产带来隐患。

另外，在装置停工检修时发现还有5根炉管焊缝也存在裂纹缺陷。

为了防止裂纹缺陷的进一步扩大，保证设备的安全生产，有必要对制氢装置转化炉炉管进行失效分析，并提出相应的整改措施。

1制氢装置转化炉及炉管情况1．1转化炉情况转化炉是制氢装置的核心设备，炉管内装有催化剂，介质通过炉管被加热，同时又进行化学反应。

关键词：转化炉;炉管;焊缝开裂;热疲劳;裂纹;高温蠕变引言随着世界范围内对清洁原料的使用需求在不断增加，近几年我国氢气的需求量可谓是日益增加，制氢装置的功能性则需要不断更新，尽可能满足工业发展领域的实际需求。

由于在转化过程中，具有强吸热以及高温等特点，该反应器被设计成加热炉的形式，在使用过程中，需要将催化剂装在一根根装入炉内，由炉膛直接加热，进而发现使用过程中容易出现的问题，需要针对这些问题进行解决。

1制氢装置转化炉及炉管情况1．1转化炉情况转化炉是制氢装置的核心设备，炉管内装有催化剂，介质通过炉管被加热，同时又进行化学反应。

该装置转化炉采用顶烧单排管双面辐射炉型，主要由辐射室、对流室和烟囱组成，共有炉管96根，分四排布置。

转化炉炉管采用顶部吊挂、下部支撑的结构形式，其上部通过上猪尾管与进口集合管相连，下部为内衬管，与冷壁分集气管相连;四根分集气管在末端汇合进入冷壁总集气管与转化气余热锅炉相连;上猪尾管、上集合管、原料气总管均采用恒力弹簧吊架支撑。

1．2炉管情况制氢装置转化炉设备的相关参数在制氢装置转化炉中，整个反应过程呈现一种极为强烈的吸热反应，其中涉及到的所有热量均是由气体燃料烧嘴所提供的。

本次实验的过程中制氢装置转化炉采用的是顶烧厢式炉结构，其中燃烧器布置在辐射室的顶部，并且转化管受热形式为单排管受双面辐射，其中制氢装置转化炉的外形尺寸为：13.2mm×16.5mm×30.3m。

锅炉炉管内壁腐蚀原因分析及预防措施X范广英,苏　娅(内蒙古锅炉压力容器检验所,内蒙古呼和浩特　010020) 摘　要:一台锅炉因炉管内壁腐蚀引起爆管事故,经过锅炉内外部全面检验,侧壁及后壁水冷壁管内窥镜抽检,腐蚀爆管管段宏观、微观检查,腐蚀产物取样及成分分析,给水、炉水、冷凝水水质化学监测等技术监测内容,分析引起腐蚀的主要原因,并提出预防措施。

关键词:锅炉炉管;腐蚀;原因;预防措施 中图分类号:T K 224.9+5 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)10—0053—031　基本情况呼和浩特市某公司一台SF —45/3.82—M 型锅炉于2007年投运,该炉为中压、自然循环、链条炉排、角管式汽包炉,采用平衡通风方式,设计煤种为Ⅱ类烟煤。

2011年4月,该炉在正常运行过程中旗式对流受热面爆管,检修人员对锅炉受热面的损坏情况进行了全面检查,认为这是一起因腐蚀引起的炉管爆管事故。

2　腐蚀情况技术检测对该炉运行记录及腐蚀现象进行全面的现场取证分析,诊断过程中先后完成该炉的内外部检验,两侧水冷壁及后壁水冷壁管内窥镜抽检,对省煤器入口集箱、锅筒内部、下集箱等部位进行了详细的现场检测,对水冷壁管腐蚀管段进行了微观组织分析,对管内垢质及水样取样并进行成分分析。

经检修人员检查,发现爆裂的炉管虽然只有一根,但内壁存在严重的腐蚀,腐蚀点沿管子轴线无规律排列,宏观表现为腐蚀坑及腐蚀鼓包。

经测厚检查发现,腐蚀点水冷壁严重减薄,为查明该锅炉其余炉管是否也存在腐蚀及腐蚀程度,经扩大割管检查范围检查发现两侧墙及前后墙水冷壁管均存在严重内壁腐蚀,该锅炉炉管内壁腐蚀问题突出,严重影响锅炉的安全运行。

2.1　腐蚀管段宏观检查该锅炉水冷壁管规格为U 60mm ×4mm ,材料为20G ,内壁腐蚀点沿轴线方向无规律分散分布,腐蚀坑的面积大小、深度各不相同。

水冷壁管内壁腐蚀点沿轴线方向无规律分布,水冷壁管管壁腐蚀减薄最严重腐蚀点的最小壁厚仅2.001mm,腐蚀坑尺寸为60mm ×40mm,240mm 长度范围内3处腐蚀坑,说3.2　技术特点与前两种工艺相比,气相聚合工艺有其突出的优点:工艺流程简短,仅三道工序,而传统工艺有七道工序;不需要溶剂或稀释剂,毋需溶剂回收和精制工序;几乎无三暖排放,有利于生态环境保护。

炉管腐蚀的起因与对策一、炉管腐蚀的定义炉管腐蚀是指在高温、高压等特殊条件下炉管表面受到化学腐蚀或电化学腐蚀的现象。

该现象会导致炉管表面的金属逐渐被腐蚀，最终导致管壁变薄，出现裂纹或泄漏等情况，严重威胁设备的安全运行。

二、炉管腐蚀的起因炉管腐蚀是由多种因素共同作用所引起的。

总体来说，炉管腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀以及氧化失效等情况。

1. 化学腐蚀化学腐蚀是指物质相互作用时，由于化学反应而形成的腐蚀现象。

炉管内部物质相互作用时会产生化学反应，匀流器、翼片、旋涡发生器等设备在使用过程中，可能发生的化学反应，造成的腐蚀会对炉管造成严重损伤。

2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指炉管表面在特殊介质和外加电位作用下的腐蚀现象。

介质中的离子和氧化还原反应会发生金属腐蚀作用，产生电化学反应，导致炉管腐蚀。

3. 氧化失效氧化失效是指金属在高温氧化环境下所引起的腐蚀。

炉管表面吸附了一些有害物质，这些物质发生反应后，最终形成氧化的产物，加速炉管表面的腐蚀，氧化失效是制约炉管使用寿命的主要因素。

三、炉管腐蚀的对策为了减缓炉管腐蚀，可以考虑以下一些对策。

1. 优化设计炉管的设计是减缓腐蚀的首要环节，可以通过优化设计来减少炉管在高温高压工况下的腐蚀情况。

例如，加粗管壁的设计，可以增加炉管的强度，提高炉管使用寿命。

2. 合理选材选用合适的材料也是减缓腐蚀的重要方针。

例如，炉管选用高强度不锈钢管材，防止长期使用中发生腐蚀损耗，保证炉管的稳定性和安全性。

此外，应注意不同温度范围使用的材料限制，材料的韧性和硬度也要考虑均衡。

3. 改进工艺通过改进生产工艺可以有效缓解炉管腐蚀问题。

例如，在炉管内部喷涂耐腐蚀涂料、覆盖隔热层等，增强炉管的耐腐蚀能力。

4. 加强维护定期维护、清洗设备也可以有效减缓炉管腐蚀。

例如，定期对烟道脉冲清灰，能够有效的减少炉管表面的灰尘粘附，缩短清洗时间。

四、总结炉管腐蚀在高温高压条件下发生，精细化设备越来越多，炉管的抗腐蚀性能需要得到进一步的提升。

浅谈锅炉腐蚀原因及预防措施摘要：在锅炉的内部检验中，锅炉的腐蚀问题通常成为锅炉存在安全隐患的主要原因。

水中的杂质和含氧量成为了检验的重要指标。

水循环蒸发时会使PH值发生变化，使锅炉内部产生结垢问题，影响锅炉的使用寿命。

结合日常检验的经验对锅炉所出现的腐蚀原因进行分析，并提出相应的对策措施。

关键词：锅炉；腐蚀；预防；措施前言：锅炉设备是工业生产中的重要设备，其安全、经济运行在工业生产过程中至关重要。

锅炉设备的腐蚀问题是影响锅炉使用寿命的主要因素之一，目前锅炉的腐蚀类型有外腐蚀和内腐蚀两种。

由于锅炉腐蚀的部位不易确定和判断，一般要经过几天或更长时间泄漏程度才会逐渐增大，同时局部的泄漏会冲刷周围邻近的管壁，造成连锁性破坏，更会危及到整个锅炉使用运行的安全，因此研究分析锅炉腐蚀的原因与预防措施是十分必要的。

1 内腐蚀原因锅炉给水中的杂质在锅炉内发生浓缩析出，引起汽水系统结垢、积盐和金属腐蚀的现象称为内腐蚀。

锅炉发生爆管常见的原因有氧腐蚀、水蒸汽腐蚀和垢下腐蚀。

当锅炉受热面上结有水垢或有沉积水渣时，在水垢或水渣下形成的腐蚀称为垢下腐蚀。

垢下腐蚀可能是碱性腐蚀，也可能是酸性腐蚀，主要取决于锅炉水中所含物质以及锅炉水的pH值。

锅炉垢下腐蚀多发生在锅炉水中有沉积物及锅炉水具有侵蚀性时，当金属表面上附着水垢或水渣时，由于沉积物传热性很差，沉积物下的金属管壁温度升高，因而渗透到沉积物下的锅炉水会发生急剧蒸发浓缩，这些浓缩后的杂质成分复杂，随其pH值不同而发生碱性腐蚀或酸性腐蚀。

1.1给水系统腐蚀（1）溶解氧腐蚀锅炉给水中往往含有氧气，溶解氧腐蚀往往具有局部溃疡状特征，如图1所示。

由于腐蚀产物的体积比原金属的体积大，因此腐蚀处会鼓包，直径从1mm至20mm、30mm不等，表面呈黄褐色或是褐红色，里层多呈黑色粉末状。

将这些腐蚀产物清除后，会出现腐蚀坑陷。

氧腐蚀最容易在给水管道和钢制省煤器中发生，因为给水中的氧气首先与这些管道和受热面接触。

浅谈加热炉腐蚀及防护措施摘要：加热炉是炼油厂的重要设备，它的长周期正常运行关系到炼油厂的连续安全生产。

通过对加热炉炉管、炉体、炉内件等腐蚀失效问题的探讨和分析，提出相应的防护措施。

关键词：加热炉腐蚀随着国内原油性质的劣化，进口含硫原油的增加以及加工深度的提高，炼油装置的腐蚀问题已日益突出。

为了保证装置的长周期安全运转，加热炉作为一个工作条件比较苛刻的重要设备，其腐蚀失效问题不容小视。

1 加热炉腐蚀概况加热炉腐蚀主要包括燃料燃烧产生的烟气对炉管外壁及炉内件的氧化及炉管内被加热介质对管路系统的冲蚀、渗碳、硫化、氢损伤、烟气的露点腐蚀和开停工等不稳定工况所引起的热冲击等。

2 炉管及炉内件腐蚀及解决措施2.1 高温氧化高温氧化主要发生在加热炉辐射室内。

由于该处温度较高，在高温条件及炉内含氧气氛中不可避免地要发生氧化腐蚀。

尤其是近火焰处的炉管，氧化尤为严重。

迎火面、背火面的氧化速度不同，迎火面的氧化皮厚且疏松，层层剥落，表层有网状裂纹；而背火面的氧化皮薄且致密。

氧化皮的主要成分是FeO和Fe3O4。

炉膛温度过高、温差过大、火焰舔管、局部过热、管内结焦，都会导致正常情况下或非正常情况下的氧化。

另外，炉管温度过高也导致了金相组织发生变化，大部分珠光体球化，原来存在于珠光体内的细片状渗碳体成了球状，这些弥散的碳化物聚集长大、迁徙，并有新的碳化物从晶粒中析出。

随着温度的升高和时间的延长，这些变化更加明显。

同时晶界上的空穴和缺陷给碳化物沿晶界扩散和聚集提供了条件。

在高温下使用长时间后，原有的或新析出的弥散碳化物变成了大颗粒的碳化物，并向晶界聚集，特别是在晶界处，甚至形成多角状、链状，造成晶内形成大块状的铁素体。

由此，将削弱材料的高温强度，特别是冲击韧性值大大降低，材料变脆。

防止或减轻高温氧化应从材料的选择、运行期间的规范操作上加以考虑。

对于旧装置检修中需要更换的炉管，从减少投资的角度考虑，可以对一些稍低等级的材料加以表面合金化处理，但必须控制好处理的质量。