高中温变换炉及加氢反应器的腐蚀与防护研究

论文摘要

金属腐蚀危及国民经济各个领域,包括冶金、交通、石油化工、军工、航天航空、能源、信息等各个部门,尤其是化学工业。由于其复杂的运行环境和苛刻的生产条件而使得腐蚀与防护的任务变得更加艰巨。合成氨生产是巴陵石化就化肥生产的一个重要工序部门;制氢是己内酰胺生产的龙头装置。本文就合成氨及制氢生产过程中几个关键设备的腐蚀与防护措施进行详细的分析讨论。具体成果如下:1.对104DA合成氨高温变换炉的腐蚀失效原因进行了详细的分析探讨。根据宏观检测,金相分析,磁粉及超声探伤,材料成分分析,机械性能测定等方法对设备腐蚀部位的分析检测结果,认为104DA合成氨高温变换炉的氢腐蚀开裂是由于材料选择不当所致,并根据设备的腐蚀现状及运行状态,制定了详细的修复措施和运行管理办法,经近四年的生产运行结果表明,该设备再未出现引起氢腐蚀鼓包开裂异常运行情况,取得了良好的社会与经济效益。2.就己内酰胺制氢装置加氢反应器(位号:R3002)下封头腐蚀开裂事故原因进行检测与研究。采用宏观检查,壁厚,硬度和机械性能检验,同时通过化学元素,金相显微分析,显微硬度测量和断口扫描电镜分析与讨论,认为由于下封头的用材错误,导致其机械性能达不到设计要求,同时由于在设备运行中出现超温现象是导致设备腐蚀开裂的直接与根本原因。由此制定了设备的验收检测方法及相应的运行检测措施,以防止类似事故的发生。3.采用金相检测,磁粉与超声探伤等方法以及通过对容器壁厚的仔细检测,就R3004中变炉氢腐蚀原因以及设备腐蚀程度进行了详细的研究探讨,认为R3004容器内表面发生严重脱碳(氢腐蚀)的原因是中变炉上下部运行温度长期处于超设计壁温造成的,但根据检测结果,设备目前的腐蚀程度并不十分严重,通过制定严格的安全运行措施及相应的工艺操作条件,R3004中变炉仍可继续使用一个生产周期。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 腐蚀及化学工业中的腐蚀危害
• 1.2 化学工业腐蚀破坏的因素
• 1.2.1 腐蚀破坏的原因
• 1.2.2 造成腐蚀破坏的内在因素
• 1.3 国内外化工防腐蚀技术进展
• 1.3.1 耐蚀材料的开发与应用
• 1.3.2 表面防腐蚀技术
• 1.3.3 缓蚀剂
• 1.3.4 电化学保护
• 1.4 化工设备腐蚀破坏的预防措施
• 1.4.1 结构设计要合理
• 1.4.2 材料选择要合理
• 1.4.3 加工制作要合理
• 1.4.4 稳定操作、科学管理
• 1.5 合成氨生产中的腐蚀与防护
• 1.5.1 合成氨概述
• 1.5.2 生产流程简介
• 1.5.3 腐蚀特点及原因分析
• 1.6 课题选择
• 第2章 104DA 合成氨高温变换炉缺陷原因分析与监控使用
• 2.1 设备基本情况
• 2.1.1 设备基本参数
• 2.1.2 设备工艺流程及简图
• 2.2 设备存在的主要缺陷和安全隐患
• 2.3 设备的检测与安全分析
• 2.3.1 容器材质分析
• 2.3.2 宏观检查与壁厚测定
• 2.3.3 磁粉探伤
• 2.3.4 超声波探伤
• 2.3.5 硬度测试
• 2.3.6 金相检验
• 2.4 腐蚀机理分析
• 2.4.1 氢腐蚀产生机理
• 2.4.2 设备氢腐蚀情况分析
• 2.4.3 设备工作条件及其在Nelson 曲线上的位置
• 2.5 设备运行安全分析及监控措施
• 2.5.1 运行安全分析
• 2.5.2 监控使用措施
• 2.6 小结
• 第3章 R3002 加氢反应器破裂原因分析
• 3.1 设备的基本情况及事故经过
• 3.2 设备性能检测与破裂原因分析
• 3.2.1 容器内外部宏观检查
• 3.2.2 容器壁厚测量
• 3.2.3 容器材料化学元素分析
• 3.2.4 硬度分析
• 3.2.5 机械性能检测与分析
• 3.2.6 金相分析
• 3.2.7 显微硬度测量
• 3.2.8 断口扫描电镜分析
• 3.3 失效分析
• 3.4 小结
• 第4章 R3004 中变炉氢腐蚀分析及防护
• 4.1 设备基本情况
• 4.1.1 设备基本参数
• 4.1.2 工艺流程简介
• 4.2 设备运行及存在问题分析
• 4.3 设备检测情况及分析
• 4.3.1 宏观检查
• 4.3.2 无损探伤检查
• 4.3.3 硬度检查
• 4.3.4 金相组织检查
• 4.3.5 初步检测结果
• 4.4 腐蚀机理分析
• 4.4.1 氢腐蚀分析
• 4.4.2 断裂力学评定
• 4.4.3 保温层厚度计算
• 4.5 设备防护措施
• 4.5.1 监控使用条件
• 4.5.2 设备更新
• 4.6 小结
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录