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淺析硫磺裝置尾氣換熱器內漏原因分析

點擊:1340 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]
淺析硫磺裝置尾氣換熱器內漏原因分析
     首次更換尾氣換熱器E-302,將舊換熱器拆下,發現換熱器兩端陶瓷套管大部分已經破損,端面密封膠泥有向外凸起跡象;打開殼程手孔,發現有大量的金屬粉末和熔融物,用強光自手孔照射觀察,發現材質為0Cr18Ni9不銹鋼管束部分已經熔斷,經設備技術人員鑒定, E-302整體報廢。
    通過現場檢查分析,可以判斷此次換熱器內漏的主要原因是換熱器管束在高溫下熔化,導致尾氣與煙氣互串,在正常生產時尾氣壓力較高,煙囪冒黃煙;尾氣換熱器用空氣保護時,當焚燒爐爐膛壓力波動,則有煙氣串入尾氣換熱器殼程,導致保護空氣出口有間斷青煙冒出。            
    尾氣換熱器在硫磺回收裝置中具有特殊的地位,其工作環境惡劣,溫度、進出物料組分變化很大,接觸的介質含硫量高,硫化氫腐蝕、高溫硫腐蝕和晶間腐蝕均較為嚴重。0Cr18Ni9材質的管束具有良好的耐腐蝕性和耐熱性,但作為硫磺尾氣換熱器的換熱管,高溫抗蠕變性能差,在硫化氫氛圍下,抗晶間腐蝕能力差。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,在腐蝕介質作用下,奧氏體不銹鋼都有一定的晶間腐蝕傾向。其腐蝕的基本原理如下:奧氏體不銹鋼加熱到600~800℃溫度區發生敏化,過飽和固溶的碳向晶粒邊界擴散,與晶界附近的鉻結合形成鉻的碳化物(CrFe)23C6并在晶界沉淀析出,由于碳比鉻的擴散速度快的多,鉻來不及從晶內補充到晶界附近,因而晶界區貧鉻形成晶間腐蝕。硫磺尾氣換熱器E-302工作溫度為500~650℃,正好處于奧氏體不銹鋼敏化溫度區范圍內,很容易發生晶間腐蝕導致管束管壁變薄而被燒穿。本裝置尾氣換熱器使用的管束規格為Ф38×3. 5 mm,管壁較薄,在高溫含硫工況下極易發生管束穿孔現象。另外,即使再理想的合金鋼,也會不可避免的發生濕H2S電化腐蝕,只是腐蝕速度較慢,但是,當管子由于其他原因出現裂縫或點坑時,這種腐蝕的速度就會加大,具體反應式如下:
             
    有了這樣的誘發因素,就會發生SSCC(應力腐蝕開裂)現象。可以判斷E-302的第一次內漏就是在高溫硫化氫氛圍下發生的晶間腐蝕和應力腐蝕共同作用造成的。
    2006年4月,硫磺擴能改造,E-302拆卸下來后,發現換熱器兩邊的耐溫膠泥與管束間的陶瓷管被拉裂,換熱器端面耐溫膠泥向外明顯凸起,陶瓷套管呈斷裂性界面,斷裂處顏色深褐色;打開殼程手孔,發現換熱器管束完好,有金屬光澤,換熱器管束基本完好。
    通過對拆卸后換熱器的現場觀察和查閱相關資料,金屬的熱膨脹率一般為非金屬(耐熱澆注料)的3~10倍,當F-301非正常熄火后,爐膛溫度短時間驟然下降,金屬管束和相連的耐火澆注料均急劇收縮,因線性膨脹系數不同,抗拉強度不同,導致金屬與非金屬之間出現裂痕或斷面。可以判斷尾氣換熱器E-302第二次內漏的主要原因是管束及襯里在熱膨脹狀態下遇冷,短時間內溫度梯度過大,導致陶瓷套管脆裂,金屬管束軸向收縮,將兩端的密封膠泥拉裂,造成管殼程連通而內漏。
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