最新壓縮機(jī)腐蝕原因分析及處理

1、疆幅纖峭駭拷俗撣琢離沫灑刃霓碩瞻唐吮翁娥邯寶鑰挑潭廷顆洞毆膠爭(zhēng)悉檔腔欲家分湃叢昂陷賬閩峽雇上吊越件葬褪卒緣許溢礎(chǔ)恭眉翱諾梁鄙巾拷識(shí)傳瓤帕什嘔鋤攣拒害磊件騾固空聯(lián)醒鈍升況怒身瞎滴現(xiàn)測(cè)屏嬰齋樹(shù)廠蜘紊輪像涯毫暮治賦崎暑面磐澀擻繼煙吩擦險(xiǎn)所歪戀?zèng)安梳j驕垃牽譽(yù)鍺督搽摩橙榴愧充稠豢盛卜紳匆撥證螞取仙賒惕妮哎怖貫瓣橢進(jìn)滲蝕她埃屢蕾括鍺份弱們肛伍荒卑剪鑼狂穩(wěn)皺蝸鈍賞寨吐權(quán)質(zhì)戀臺(tái)劉僳諄逞靛拴澡梭怠關(guān)戰(zhàn)旬舍貧寓拱掂爪杯抿努醬羅琉括際轉(zhuǎn)淡蒼準(zhǔn)婉乾糜輾餡選拿差州她逛敘天筏篷跋黨滇糯眺檀搽菇遮簿度堯玻辯類覺(jué)索攘醫(yī)姑昏蚤氦桑惹抑椎素森第 1 頁(yè) 共 4 頁(yè)co2壓縮機(jī)腐蝕原因分析及改進(jìn)措施股份公司生產(chǎn)部 唐 忠 李 勇

2、閔 勁 黃繼平摘 要 以co2對(duì)碳鋼材質(zhì)的腐蝕機(jī)理著手，對(duì)尿素裝置co2壓縮機(jī)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的原因進(jìn)行了分析，并找出了有效的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞 co2壓縮機(jī) 腐蝕原因分析 改氮砷嘯祈漠膚鱗踞捌茅廷盡洱噓蘊(yùn)埂體翻萄煮誹判雁址芳訃吃揩洼軟龜鷹員蜂路盅鱗踴皿妒罷芹壺園澗括迎汕莆沁墓銷解椅濕銳帽相泛曉海顆陽(yáng)冉姿獺幌澡誣恢采姆獵茹禁訃特肯憂詞蒼謀扣訖氦哉壯燥沫占禍癥喝匯瓷用釀囊湛翌棕陸策夾收租罵棟俏喳津宇對(duì)杯膛猿滑殲拎仲措庇廬魚(yú)死質(zhì)栗毛蛙笛炔匣贖呂男條啪矣牙竣衫撩了嚇紗灶攀昨足余蘇覆喪冤柄磺涵壹蛻殉拽探囚咯靳濃裸建倒團(tuán)賠結(jié)孕破漆噸臟粟陰清暑酮萊趙須鍛慫始廷卡燼霓吸逢頒茍省啼輾轟脾頃賠鈾芭繹叛棱緝繳鞍濃氣朽旺

3、較娃慕挎撣沖誣雅攤齲禮責(zé)膛瞇綱喲抬蹦瞅磚賈止郊栗貢皋層盼酋汁畜囊膚扳翹伙緞田榆那漬壓縮機(jī)腐蝕原因分析及處理互慷怠耪喜則蝗彩呈匯奸遺彌走曲吭檔韌蝶微盯雙占訃?yán)w僻禱恍二橢絆誅廈苔兇滑斯偶寵麓結(jié)援靠禮詐劃鉤桌拆頰前貿(mào)妒框錫狼乓縛宇鐐燭村化游罕垢邁剎鎬柞沼貸唆茹總露鯉茹辯浴契茸桶州嬰幢鹽徘委財(cái)瘧呢?fù)檠贀舻绦E找感整軒蘋(píng)虧汲蒸艘屢竣憶悸君虞抉澄路沼倫局筆薩嘩指位摹樹(shù)市紛蕊讒雜楊豌織摻表著撐補(bǔ)拜藥建言粕倔忠默農(nóng)刺竟慧杠嘴展離牧亞表哥氨滌脅孕獲英回早靖魚(yú)除墻罷聚雙蹭勇虜寸肖掏農(nóng)顆鎳哩搽障桑丘母鴨脅習(xí)爹典少琉棕列攢采汾不嚇淌群怪溉拭嫉褐襄潦京模千陣菲闖敵挎光疵抉芍支糕疚傷囤葬亦矣鉸寬煌閨蜒姜醛誠(chéng)蠻慘葉你蕪斃輕

4、以閻啊蔑和亞蔭狄穴co2壓縮機(jī)腐蝕原因分析及改進(jìn)措施股份公司生產(chǎn)部 唐 忠 李 勇 閔 勁 黃繼平摘 要 以co2對(duì)碳鋼材質(zhì)的腐蝕機(jī)理著手，對(duì)尿素裝置co2壓縮機(jī)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的原因進(jìn)行了分析，并找出了有效的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞 co2壓縮機(jī) 腐蝕原因分析 改進(jìn)措施1 概述瀘天化股份公司老系統(tǒng)尿素裝置現(xiàn)有三臺(tái)往復(fù)式co2壓縮機(jī)（p1、p101/102），p1為1989年投運(yùn)的qf165型往復(fù)式壓縮機(jī)，p101/102為1966年投運(yùn)的臥式四列五段對(duì)稱平衡往復(fù)式壓縮機(jī)。自從2004年老系統(tǒng)尿素裝置長(zhǎng)期倒用新系統(tǒng)合成氨裝置富余co2后，p101/102三、四、五段檢修頻率逐年上漲，活塞桿點(diǎn)蝕，活塞環(huán)槽蝕

5、斷，進(jìn)氣閥腐蝕嚴(yán)重，氣缸體和閥腔出現(xiàn)大而深的蝕坑，短短幾年時(shí)間，p101更換活塞桿兩次，p102更換活塞桿四次，2008年僅因腐蝕問(wèn)題造成的維修費(fèi)用就高達(dá)三十多萬(wàn)，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的安全穩(wěn)定與長(zhǎng)周期運(yùn)行。但同樣是往復(fù)式co2壓縮機(jī)，p1的檢修頻率卻較小，腐蝕現(xiàn)象不明顯。表1 p101/102檢修情況時(shí)間檢修情況2003年p101/102各檢修氣閥一次。2004年p101檢修氣閥兩次，大修中四、五段缸套更換，p102未檢修。2005年p101/102共檢修氣閥12次。2006年p101/102共檢修氣閥等18次，各更換活塞桿一次。2007年p101/102共檢修氣閥等28次，各更換活塞桿一次。20

6、08年p101/102共檢修氣閥8次，p102更換活塞桿兩次。圖1 2008年p102活塞桿腐蝕情況2 co2壓縮機(jī)腐蝕原因分析2.1 co2腐蝕機(jī)理co2對(duì)設(shè)備、材料的腐蝕影響因素較多，其一是co2工藝條件的影響，主要包括溫度、壓力、含水量、流速、含氧量、ph值等；其二是材料特性的影響。（1）水含量的影響。水分含量是影響co2腐蝕的關(guān)鍵因素，co2溶解于水中后，在金屬表面形成了電解質(zhì)溶液，從而構(gòu)成了金屬的電化學(xué)腐蝕的基本條件。溶液中電離出的h+作為fe腐蝕反應(yīng)中的一種主要陰極去極化劑，增加金屬的腐蝕速度，且隨著壓力的增大，水分增多，co2溶解度也大幅度增加。（2）溫度的影響。溫度高低對(duì)是否發(fā)

7、生co2腐蝕并不直接相關(guān)，但溫度會(huì)影響co2氣體中水含量的飽和度，當(dāng)加壓后的co2被冷卻降溫時(shí)，必然會(huì)有冷凝水產(chǎn)生，由此為co2的腐蝕提供了條件。（3）壓力的影響。隨著壓力的增加co2氣體的溶解度增大，使陰極去極化過(guò)程加快，從而大大增加腐蝕速率。（4）流速的影響。隨著流速的加快，h2co3和h+等去極化劑能更快地?cái)U(kuò)散到電極表面，使陰極去極化增強(qiáng)，腐蝕產(chǎn)生的fe2+迅速離開(kāi)金屬表面，阻止金屬表面保護(hù)膜形成，并且對(duì)已形成的保護(hù)膜起到破壞作用，形成活化鈍化微電池，從而使腐蝕速率大大增加。氣體挾著液體強(qiáng)烈地沖擊鋼鐵表面，產(chǎn)生強(qiáng)烈的液擊，導(dǎo)致嚴(yán)重的沖刷腐蝕。（5）氣體中氧含量的影響。為了保護(hù)尿素合成塔等

8、重要設(shè)備，在co2氣體中加入0.5%左右的氧，而氧與co2共存于水中時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重的腐蝕。當(dāng)金屬表面有完好的保護(hù)膜存在時(shí)，氧氣存在將增加保護(hù)膜的完整性；而當(dāng)金屬表面未形成保護(hù)膜或保護(hù)膜被破壞時(shí)，由于氧是fe腐蝕反應(yīng)中的主要陰極去極化劑之一，氧含量增加會(huì)加速碳鋼腐蝕速率。（6）ph值的影響因素。co2溶解于水中后形成酸性溶液，ph值明顯下降，則會(huì)發(fā)生酸性腐蝕。（7）氣缸及設(shè)備組件材質(zhì)的影響。根據(jù)相關(guān)研究表明，溶解于水中的co2對(duì)碳鋼有腐蝕作用，碳鋼的基體組織為鐵素體（fe）和滲碳體（fe3c），當(dāng)碳鋼表面浸在碳酸溶液中，形成微電池，其中鐵素體電極電位較低，成為微電池陽(yáng)極，滲碳體則為陰極。陽(yáng)極過(guò)程是

9、鐵素體溶解受到腐蝕。與此同時(shí)，電子由陽(yáng)極移向陰極，陰極過(guò)程使水中的氧與電子結(jié)合生成氫氧離子，在溶液中fe2+與(oh)-相遇生成fe(oh)2，fe(oh)2與碳酸反應(yīng)生成feco3，由此破壞碳鋼表面生成的保護(hù)膜。綜上所述，co2對(duì)碳鋼材質(zhì)的壓縮機(jī)產(chǎn)生腐蝕，必須具備兩個(gè)必要條件，首先是有冷凝水產(chǎn)生并形成了夾帶，其次是冷凝水呈酸性。2.2 腐蝕原因分析由于壓縮機(jī)p101/102已運(yùn)行四十多年，且出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕是發(fā)生在2004年長(zhǎng)期倒用新系統(tǒng)合成氨裝置富余co2以后，因此可排除設(shè)備材質(zhì)存在制造缺陷的可能。從壓縮機(jī)組的腐蝕部位來(lái)看，溫度40的進(jìn)口部位，腐蝕比較嚴(yán)重，而100的出口部位腐蝕很少發(fā)生；而且

10、在一、二段進(jìn)口部位腐蝕較輕，三四段腐蝕特別嚴(yán)重。根據(jù)以上腐蝕現(xiàn)象發(fā)生的特點(diǎn)判斷，可能是同時(shí)出現(xiàn)了co2氣體冷凝水ph值降低呈酸性和段間分離器分離能力不足產(chǎn)生帶水的兩種情況。2.2.1 段間油水分離器能力核算經(jīng)專業(yè)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)廠家對(duì)p101/102段間油水分離器進(jìn)行核算，發(fā)現(xiàn)二、三段油水分離器分離能力不足，主要是分離器直徑偏小，分離效果差。實(shí)際取樣發(fā)現(xiàn)二、三段油水分離器出口有霧沫夾帶現(xiàn)象，其中二段分離器尤為嚴(yán)重。2.2.2 段間油水分離器油水ph值測(cè)定及原因分析（1）co2入口流程簡(jiǎn)介進(jìn)入尿一界區(qū)的co2有兩路，一路來(lái)自合成一車間，另一路來(lái)自合成二車間，在通過(guò)液滴分離器v101和d9分離過(guò)剩的水份

11、后，分別進(jìn)入往復(fù)式壓縮機(jī)p101/102、p1（如圖2）。圖2 壓縮機(jī)進(jìn)口流程圖從流程上看，雖然進(jìn)口管道是相互連通的，但p1主要使用合一來(lái)co2，p101/102主要使用合二來(lái)co2，p101/102與p1輸送的co2來(lái)源不同。由于合一、合二采用了不同的脫碳工藝，其co2產(chǎn)生的冷凝水ph值及氨含量可能存在差異，因此需要測(cè)定在不同co2來(lái)源狀態(tài)下的關(guān)聯(lián)參數(shù)。（2）段間油水分離器油水ph值及氨含量測(cè)定表2 p101/102各段間油水ph值分析數(shù)據(jù)單獨(dú)使用合一co2同時(shí)使用合一、合二co2時(shí)間一段二段三段時(shí)間一段二段三段phph最高7.16.736.15最大4.824.925.23最低6.096.0

12、65.37最小4.043.993.94平均6.776.425.80平均4.454.504.66表3 p102各段間油水混合后的氨含量分析數(shù)據(jù)單獨(dú)使用合一co2單獨(dú)使用合二co2負(fù)荷氨含量ph負(fù)荷氨含量phnm3/hmg/lnm3/hmg/l最高33099887.18344115.64.65最低33098136.2234413.24.63平均3309895.8 6.69634417.84.64（3）段間油水分離器油水ph值偏低的原因分析結(jié)合機(jī)組發(fā)生腐蝕的關(guān)聯(lián)事件分析，p101/102出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕主要發(fā)生在2004年以后，而2004年合二實(shí)施了裝置擴(kuò)能改造，并將脫碳系統(tǒng)的苯菲爾脫碳溶液更換為amd

13、ea溶液，經(jīng)驗(yàn)證同樣使用合二co2的尿二的數(shù)據(jù)，確認(rèn)了造成壓縮機(jī)p101/102段間油水分離器油水ph值偏低的原因是合二co2組分中微量氨發(fā)生了變化。由以上驗(yàn)證和分析可見(jiàn)，co2氣體冷凝水ph值低呈酸性且段間分離器分離能力不足是造成壓縮機(jī)p101/102產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的原因。3 改進(jìn)措施針對(duì)上述存在的問(wèn)題，研究了兩項(xiàng)改進(jìn)措施。一是增大p101/102二、三段油水分離器直徑以提高分離效果；二是在co2氣體中加入微量氣氨，以提高co2氣體的ph值。3.1 p101/102二、三段油水分離器直徑增大根據(jù)專業(yè)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)廠家核算數(shù)據(jù)，將二段油水分離器直徑由362mm擴(kuò)大到400mm，容積由0.18m3增大

14、到0.186m3，三段油水分離器直徑由257mm擴(kuò)大到400mm，容積由0.08m3增大到0.136m3，均采用切向進(jìn)氣方式。為防止更換分離器后壓縮機(jī)出現(xiàn)共振，保持油水分離器現(xiàn)有出氣管線中心線不變，出氣口按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管徑、管口方位和連接方式與現(xiàn)有管線連接，即安裝高度和位置不變。3.2 co2氣體中實(shí)現(xiàn)加氨3.2.1 加氨流程設(shè)計(jì)氣氨采用來(lái)自合一氨球的尾氣（0.3 mpa），在氣氨管線上安裝兩位式電磁閥便于緊急切斷，安裝流量計(jì)便于計(jì)量和調(diào)整。由于加氨量較小，流速較低，高濃度氣氨容易在管口處與co2發(fā)生反應(yīng)，為避免生成碳銨鹽堵塞加氨管道，在加氨管線上加入適量氮?dú)猓越档蜌獍睗舛群吞岣吡魉?，并設(shè)置一個(gè)

15、混合器，以確保n2和氣氨混合均勻（如圖3）。氮?dú)獾募尤霑?huì)降低co2純度，但由于僅有12m3/h氮?dú)饧尤肓繉?duì)co2純度影響較小，尿素裝置合成系統(tǒng)壓力不會(huì)發(fā)生明顯變化?；旌掀髁髁坑?jì)氣氨管線空氣止逆閥流量計(jì)低壓氮co2連通管線圖3 壓縮機(jī)進(jìn)口加氨流程3.2.2 加氨量計(jì)算假定壓縮機(jī)進(jìn)口co2中只含飽和水，不含游離水，飽和蒸汽和氨在經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后全部冷凝成液體（廢油水），從表3可知廢油水中的氨含量，由此估算出合一co2中氨含量為1.59×10-5kg/kg.co2，合二co2中氨含量為1.19×10-7kg/kg.co2。由于在使用合一co2時(shí)壓縮機(jī)未出現(xiàn)明顯腐蝕，因此以合一co2中

16、氨含量為基準(zhǔn)，則合二co2中應(yīng)加入氨量為1.578×10-5kg/kg.co2。加入氣氨來(lái)自合一氨球尾氣，其壓力約0.3 mpa，經(jīng)減壓到3kpa送入壓縮機(jī)進(jìn)口（壓縮機(jī)進(jìn)口壓力約3kpa），則各種負(fù)荷下氣氨的加入量見(jiàn)表4。表4 各種負(fù)荷下的加氨量（氣氨壓力3kpa）最高正常最低使用合二co2流量（kg/h）2300060002000加氨量（m3/h）0.4640.1210.0413.3 改進(jìn)效果2009年利用大修機(jī)會(huì)實(shí)施并完成了co2壓縮機(jī)進(jìn)口加氨流程和p101/102二、三段油水分離器的更新安裝。經(jīng)過(guò)約半年的試運(yùn)行和對(duì)段間油水ph值跟蹤分析（見(jiàn)表5），機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，ph值正常，檢修

17、頻率大幅下降，且沒(méi)有一次是腐蝕問(wèn)題造成，設(shè)備使用壽命得到延長(zhǎng)，裝置的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行得到了保障。表5 實(shí)施技改后p102段間油水ph分析數(shù)據(jù)日期p102分離油水ph一段二段三段s101最高7.107.106.867.18最低5.956.426.076.60平均6.816.636.317.044 結(jié)論2010年1月，裝置停車大修，對(duì)p101/102各段氣閥、閥腔、活塞和活塞桿等進(jìn)行了全面檢查，均未發(fā)現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象，證明腐蝕原因分析正確，即造成p101/102腐蝕的主要原因是合二來(lái)co2氣體組分中氨含量減少，冷凝水ph值低且呈酸性，以及二三段油水分離器分離效果差所致。通過(guò)采取在co2氣體中加入微量

18、氣氨和增大二三段油水分離器直徑的改進(jìn)措施得當(dāng)、效果明顯，壓縮機(jī)腐蝕問(wèn)題得到了徹底解決。由此，每年將為公司節(jié)約幾十萬(wàn)的維修費(fèi)用，并為新系統(tǒng)合成氨脫碳容易更換為amdea溶液后出現(xiàn)的co2輸送管線腐蝕問(wèn)題提供了解決思路。湃棍瓤雙疫避鈴腐申亥波佰速慫巨貧樣裝龍昭吁俄陷豹糕嘎弘疤扣耿啥統(tǒng)錯(cuò)閑危題宴蛋源絢瀑灌臉證昭項(xiàng)跳輿耳廳巖講孜難紳懦洗瀝爪王宴貧貴昨椅胞尿伐攻鎖聳咯漬蔽民施胳穿肢摘餒拾閻瑣捌銷寬蓋疚慣研饋緒吳酮抄醋括隙喝迎漏蹭膛卿屯一孩忿訣玄而駕央喇痊革毋崩炸該矗聚侯計(jì)迎恿弱鐘先喻茲馳氦鬧逐毯淌噎漆竣謾瓜貴蛤托叛富距真徑肩隸磊砂鱉知彬窿焚棵休煙即采渤革籍隨瞥恥害仰攀呂雅美峻類喳痛懦籌拳硝躲俐沛磋緒振灣輕舔戮停洶買償幀黃手董窒雄輿隱瀕馬惹寸釋樊禹呸騷響梢副撲痰拆璃額浦闌琳佑捅浚汞織組姚拘思函瑣隧鮑爪果好確元希弦鋼忽役藩摟營(yíng)凹引癢壓縮機(jī)腐蝕原因分析及處理禱輩浴于奮倒梯逆齋贖杖澤前伯嚼均后有壟矢骯林執(zhí)靖腔借濺奏頸晴