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不锈钢管焊缝的防腐技术

不锈钢管焊缝的防腐技术

不锈钢管焊缝的防腐技术
平媒天宏焦化公司化工分厂生产净化焦炉煤气1.9万m3/h,其中煤气中的氨气在硫酸铵工序采用喷淋式饱和器吸收脱除。该工艺投入使用后,部分管道及设备焊缝处腐蚀泄漏严重,进而影响到硫酸铵的生产,使硫酸铵产率降低。
一、工艺流程简介
来自鼓冷工序的焦炉煤气首先经煤气预热器预热后进入喷淋式饱和器吸收室,在此与逆向喷洒的硫酸铵母液接触,脱除煤气中的氨气。脱氨后进入饱和器旋风除酸部分,从旋
2. 十字头与连杆轴承。十字头与连杆由滚动轴承改为滑动轴承,原十字头销尺寸不变,可增加耐冲击性。为增加轴承的润滑能力,在连杆顶部油孔处增加小型油池,储存飞溅润滑油(图2)。
3. 汽缸冷却水通道。将缸体与缸座以及缸体与缸盖之间冷却水内流通道改为外流通道,使缸体与缸座、缸盖之间的密封面仅密封工艺气体。缸体与缸座、缸盖冷却水连通靠侧面金属软管连接(图3)。
4. 进、出口配套法兰。将原配套平面板式法兰改为凸面平焊环松套板式钢制管法兰。此法兰环松套内孔径为226mm,管道外径为219mm,径向平均间隙为3.5mm。因此汽缸进出口螺栓孔与法兰螺栓孔径向有比较充裕的调整量,避免了强行安装时损坏汽缸螺孔的问题。
三、效果
1. 改造后,设备振动得到了有效控制,地脚螺栓再未发生断裂,十字头轴承检修降至每半年一次,达到可控范围。
2. 冷却水改为外流式,杜绝了冷却水进入汽缸的现象。
3. 进出口法兰改造及电机顶丝的改造方便了维修,减少了工作量。
风中心管离开饱和器进入终冷洗苯工序。为了保证煤气中含氨量小于0.05g/m3,在饱和器吸收室煤气出口处用酸度较高的母液进行二次喷洒,吸收氨气后的硫酸铵母液进入饱和器结晶室。结晶室上部的母液用循环母液泵输送至饱和器上部吸收室喷洒循环使用,底部含有结晶体的母液用结晶泵送至结晶槽,在此硫酸铵晶体和母液进行分离,分离后的母液经回流管返回饱和器。从结晶槽底部分离出的硫酸铵结晶体进入离心机再次分离,经流化床干燥器脱水后包装入库。
二、腐蚀原因
1. 硫酸铵母液的组成
硫酸铵母液的组成如表1所示。
2. 腐蚀的特点
根据对硫酸铵母液的组成分析表明,不锈钢在硫酸铵母液中的腐蚀主要是电化学腐蚀,母液存在的较高浓度的H+是有效的电子接受体,而SO42-、CI-等是典型的阳极去极化剂,当不锈钢起保护作用的表面钝化膜遭到破坏后,很容易产生腐蚀缺口而发生电化学腐蚀,随着温度的升高腐蚀程度加大。公司饱和器系统是连续加酸方式,特别是每天大加酸时,不但母液的含酸量比较高(12%左右),而且温度也比较高(65~75℃),最高时达到80℃,最终导致管道和设备局部腐蚀穿孔泄漏。
3. 腐蚀的部位
硫酸铵生产系统主要的腐蚀部位是母液循环泵入口处的弯头、法兰焊接焊缝和二次喷洒泵入口及出口管道等处的管道对接焊缝。二次喷洒泵、结晶泵和部分球阀两端连接法兰部位的腐蚀,一方面是由于母液中硫酸铵结晶颗粒的冲刷使不锈钢钝化膜破坏,另一方面是由于系统加酸造成局部温度高达70℃、酸度增高(局部达40%~60%) 引起腐蚀。而发生在管道与管道之间焊口部位的腐蚀,是由于不锈钢中耐蚀成分主要是铬,不锈钢管道焊接是通过靠电弧放电产生高温熔化母材和焊条熔融连接到一起,焊缝附近母材的铬组分容易和碳元素在晶界生成碳化铬沉淀,降低了材质的耐腐蚀性。
4. 腐蚀的原因
硫酸铵在生产设计中要求设备管道全部选为耐酸、碱的316L型不锈钢。316L在(NH4)2SO4生产中有明显的晶间腐蚀和孔蚀倾向,特别是焊缝处。316L在焊接时,焊缝两侧2~3mm处可被加热到400~910℃,这就是所谓的晶间腐蚀敏感区。这时晶界的铬和碳化合为Cr23C6,从固溶体中沉淀出来。铬的流动很慢,不容易从晶内扩散到晶界,因此晶界形成贫铬区,这是最易产生晶间腐蚀和孔蚀的区域。在管板和管子的焊接过程中,由于焊接操作时间过长、冷却速度缓慢、钝化膜被破坏等因素,以及管板焊缝周围产生结疤,形成不稳定的腐蚀环境,迅速造成焊缝周围的晶间腐蚀和孔蚀,遇到腐蚀介质后短时间内就会形成穿孔泄漏。
三、解决办法
1. 承插焊接
将需要焊接在一起的两段管道中的一段用乙炔火焰加热至发红(长度视具体情况取30~50mm),经锤击敲打和胀管器扩展加粗后,将另一段管道插入(插入长度一般不能低于25mm),铆紧后焊接,冷却后即可投入使用。焊接时要注意选用正确的焊条型号及焊接速度。如此焊接后,可使“贫铬”区与腐蚀介质隔离,焊接温度也不会上升到危险区域,从而减缓了硫酸铵母液对焊缝处的冲刷和腐蚀。采取上述措施后,焊缝寿命由半年延长到了一年半以上,效果十分明显,具体的施工连接如图1所示。
2. 翻边活法兰连接为了避免法兰和管道在焊接过程中引起焊缝表面出现的“贫铬”腐蚀现象,把管道和设备之间的焊接连接改用活法兰连接(如管道与泵、管道与饱和器等),具体的施工方法如图2所示。
选择好要翻边的钢管,在钢管的一端套上一块同型号的活动法兰, 法兰距离管端口25 ~30mm (具体尺寸根据管径粗细而定),然后把法兰点焊在钢管上,用乙炔火焰加热法兰处的外露不锈钢管至发红,并锤击发红钢管的周边翻打延展。当外翻的不锈钢管敲打平整后,用手提砂轮机打磨光滑,再把固定法兰的焊点割除,确保法兰在钢管上活动自如。
测边交会法在设备中心线放样测量中的应用
摘要:论述测边交会法在设备中心线放样测量中的应用,并进行相应的精度分析,解决大型设备中心
线定位、平移等测量问题。
关键词:测边交会法;设备中心线放样;精度分析
设备在安装设计阶段都要设置设备中心线,作为今后设备定位的基准,用作评定设备运行情况及产品质量的量化考核指标。为此,针对精密工业测量的特殊要求,研究出采用测边交会法进行设备中心线放样。
一、测边交会法的原理
在测定未知点坐标时,可采用全站仪测量边长Sa、Sb,再利用已知点A、B两点的坐标和几何学原理,推倒出相应的边角测量关系,计算出P点的坐标,此即为测边交会,见图1。
如图1,本来为了求P点的坐标,测量两条边长就可以了,但是为了检核,同时为了提高P点坐标的精度,通常是采用三边交会法。其中两条边长是求P点坐标的,另外一条边长作为检核用。设已知点A、B的坐标分别为Xa、Ya和Xb、Yb,A与B间的已知边长为SAB。利用全站仪测量了边长Sa、Sb,在三角形ABP中,AB边的高为h,而高h将AB边分为k和g两段,k+g=SAB。
由已知边SAB和观测边长Sa、Sb,推出k、g、h,从而算出∠A、∠B,并按余切公式求P点坐标。
XP =Xa+ L (Xb-Xa) +H (Yb-Ya)
Yp=Ya+L (Yb-Ya) +H (Xa-Xb) (1)
其中L=k/SAB= (Sb2+SAB2-Sa2) /2SAB2
H=h/SAB= Sb2/SAB姨2-L2
为了提高P点的测量精度,加强对P点测量坐标的检查,一般采用两条近似正交的边计算坐标,而采取第三条测量边长Sc作为检核,由C、P点坐标反算PC的边长,反算边长Sc反算与直接用全站仪测量的边长Sc进行比较,可判定测量成果的质量,从而提高测量的精度。
Sc反算=姨(Xp-X)c 2+(Yp-Yc)2
图1 测边交会法原理图Δ Sc = Sc反算-Sc (2)
3.复合管和弯头的使用
硫酸铵生产中,在弯头与直管的连接处腐蚀最严重,而在弯头处很难制做成承插连接和翻边活法兰连接。为此,根据聚乙烯等惰性材料耐硫酸铵母液腐蚀的特点,选用了钢骨架带有法兰连接的复合管弯头与直管翻边活法兰连接,替代腐蚀较快的二次喷洒泵、结晶泵、母液循环泵及母液反冲管中的所有焊接弯头,有效阻断了硫酸铵母液对管道、弯头的冲刷腐蚀。钢骨架复合弯头经生产使用,运行两年多未出现腐蚀泄漏情况。
四、实施效果
通过对硫酸铵生产中的管道连接改造和操作的改进,基本解决了硫酸铵母液对管道焊缝的腐蚀问题,提高了煤气中氨气的回收率,硫酸铵产品收率由改前的0.86%提高到0.93%,年增产硫酸铵260余t。
 

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