硫磺装置废热锅炉的腐蚀与防护

[摘 要]针对硫磺装置燃烧炉后废热锅炉管束与管板连接处腐蚀较严重的情况，查找分析腐蚀的原因，并针对原因制定防护措施。

[关键词]硫磺装置 废热锅炉 腐蚀

中图分类号：TQ050.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0060-01

一、 概况

硫磺装置2013年投产，现有有两个废热锅炉，一是主燃烧炉废热锅炉，二是焚烧炉废热锅炉。在使用中根据其他厂都出现了严重的腐蚀。

主燃烧炉废热锅炉受酸性气处理量及硫化氢浓度的影响，废热锅炉管程出口温度在250-320℃，壳程为160～180℃水蒸汽，因此废热锅炉换热管存在着严重的高温硫腐蚀。焚烧炉靠燃烧燃料气来维持炉膛高温，蒸汽过热器管程出口温度也在280～350℃，因此蒸汽过热器换热管也存在着严重的高温硫腐蚀，同时也存在低温SO3露点腐蚀，腐蚀加强。

2013及2016年检修中发现，两个废热锅炉炉管与管板连接处焊口有不同程度腐蚀，经厂家现场调研后确定监督使用。

二、 腐蚀原因及防护

2.1 炉管焊接应力腐蚀

由于温度变化及管束与壳体膨胀系数不同引起焊缝处应力变化，与焊接应力共同作用在内表面形成应力腐蚀裂纹与疲劳裂纹，当裂纹沿管壁扩展到外表面时就产生泄漏。

在焊接时炉管材料和焊条材料要选用合适，焊接方法要正确，焊接工艺要采取分散焊接方法，焊接后要进行适当的应力消除措施。材料要求抗硫性好，焊接应力小，如含碳量低，质量均匀，容易焊接。同时要顾及与管板材料适应，焊接前要对管板进行烘烤除硫处理。焊接时不能在同一个区域焊接，否则区域应力就会变大，导致管板变形。焊接后采用烘烤保温等方法进行消除应力。管径选用适当细一些，支撑板距离要适当远一些。

保证操作时升温稳定，运行稳定，避免大幅度温度波动。开停工、操作意外对炉管应力加剧影响较大。温度过高和过低对加剧应力也有影响。

2.2 露点腐蚀

二氧化硫是硫化氢和氧气完全燃烧的产物，贯穿于整个硫磺生产过程，组份也不少，三级冷却后含1%～2%。易溶于水，1体积的水溶解40体积的二氧化硫，其水溶液称为亚硫酸，酸性比氢硫酸强，所以在水和水蒸汽存在的条件下，二氧化硫比硫化氢更易腐蚀钢材，生成亚硫酸铁FeSO3。实践证明水蒸汽含量高则亚硫酸露点温度降低，低温下腐蚀加剧，温度越高亚硫酸露点腐蚀越轻，温度越低，腐蚀越重。小于150 ℃易发生低温SO2露点腐蚀。

温度长期处在低温状态，容易造成低温露点腐蚀。开工时升温时间太长，要进行煮锅处理，保证炉管温度在120度以上。炉膛温度长期偏低或气流量不足引起偏流，容易引起部分炉管温度偏低，建议550-600以上。热量不足时进行煮锅，尽量保证锅炉煮锅压力在3kg以上。日常生产锅炉压力适当偏高些好。如果锅炉偏大可减少炉管数或适当缩小管径，但管径最好不要低于25。

2.3 高温腐蚀

高温硫腐蚀是指温度在240℃ 以上时，硫化物、单质硫等对设备的腐蚀，并随着温度的升高而加重。硫的腐蚀在较低温度时，在金属表面上形成FeS保护膜，而温度达到200℃时，硫的腐蚀加快，340―460℃达到最强烈的程度，这是因为硫的活性随着温度的升高而增加 ，而且当温度升至375―430 ℃时，H2S也能与铁直接反应，同时，装置处理量的增加对高温硫腐蚀也有显著的影响。高温硫腐蚀在金属表面生成的一层致密的FeS保护膜对设备有一定的保护作用，使腐蚀速率下降。当处理量增加，流速增大，在换热管内、三通、弯头等容易产生湍流和涡流的地方，表面保护膜容易被冲刷脱落，露出新的表面，开始新一轮腐蚀，使腐蚀速率大大提高。

温度控制是影响腐蚀的主要因素。一方面，主燃烧炉废热锅炉管程出口温度在250-320℃ ，焚烧炉废热锅炉管程出口温度在280―350℃ ，该温度是受工艺条件所限，无法控制，只是尽可能将这一温度在工艺条件下控制在下限，减轻高温硫腐蚀，但在这一温度下高温硫腐蚀不可避免。但可避免低温SO2露点腐蚀，也几乎不存在低温SO3露点腐蚀。

参考文献：

[1]魏宝明.金属腐蚀理论及应用，1996.1