1高壓反應水不銹鋼冷凝器設備特性及作用
蘭州石化公司25.5萬噸/年稀硝酸裝置由化學工業(yè)第二設計院設計，采用以氨為原料生產稀硝酸的雙加壓法工藝。高壓反應水不銹鋼冷凝器是生產稀硝酸的重要設備之一，其作用是利用循環(huán)水對氧化氮壓縮機送來的高溫氧化氮氣體進行換熱。
高壓反應水不銹鋼冷凝器結構為固定管板式換熱器，該設備技術參數如表1。
2高壓反應水不銹鋼冷凝器泄露檢查及處理
高壓反應水不銹鋼冷凝器一個月內連續(xù)發(fā)生三次氧化氮氣體泄漏。首次泄露部位發(fā)生在高壓反應水不銹鋼冷凝器排氣管線環(huán)形管與引出管焊縫處，泄露點明顯是由于腐蝕所致，如圖1。打開高壓反應水不銹鋼冷凝器上下人孔，同時對殼側進行了充水檢查，對泄漏的列管進行封堵處理，對頂部已經堵塞不通的排氣管進行更換。
再次泄漏位置與上次相同，上部排氣管又發(fā)生泄露。本次檢修考慮用試壓泵對殼側進行壓力試驗來查找漏點，對泄露的列管采用堵頭進行了封堵，并進行了水壓試驗。第三次仍然是上部排氣管發(fā)生泄漏，下部倒淋排放液顯酸性。通過對上兩次泄漏原因的初步判斷，列管應存在大面積泄漏，需要對泄漏原因進行較為準確的檢查判斷。，在殼體側水壓試驗進行初步查漏的同時，利用內窺鏡對列管內表面進行檢查，對泄露較大的列管利用堵頭堵漏，用壓縮空氣對微漏的漏點進行檢查，較后對管板進行著色滲透檢測。內窺鏡檢查結果發(fā)現存在水霧列管176根，其中有兩根發(fā)現距離管板下方100mm范圍存在針眼，明顯有水泄漏，如圖2和圖3。
利用0.5MPa壓縮空氣，經涂刷洗滌液檢查有160根列管內表面產生氣泡，部位集中在管板以下100mm范圍。管板表面著色檢測完好，沒有發(fā)現缺陷。管板下方100mm范圍內對應殼體外壁厚度檢測為6mm，比設計壁厚減薄4mm。
3高壓反應水不銹鋼冷凝器列管泄漏原因分析
3.1排氣管長期堵塞形成滯留區(qū)
高壓反應水不銹鋼冷凝器頂部排氣管線出口直接連接在冷卻循環(huán)水回水總管上，排氣管線上一組觀察視鏡長期沒有納入工藝管理，缺乏正常巡檢，排氣管線堵塞后未能及時發(fā)現。高壓反應水不銹鋼冷凝器殼側循環(huán)水出口管線中心距離上管板512mm，開停車過程中，因排氣管堵塞，殼側氣體無法排出，會在這個范圍內形成局部氣液相死區(qū)，從而影響該段的換熱效果。高溫氧化氮在該段無法充分換熱，形成管側長期局部高溫。304L不銹鋼在氧化氮溫度達到或很過125℃環(huán)境下，其年腐蝕速率將會很過0.125mm/年，高壓反應水不銹鋼冷凝器管程入口氧化氮溫度132℃，加速了對列管的腐蝕。
3.2滯留區(qū)存在氯離子腐蝕
氯離子半徑小、穿透能力強，并且具有能夠被金屬表面較強吸附的特點。氯離子濃度越高，水溶液的導電性就越強，電解質的電阻就越低，氯離子就越容易到達金屬表面，加快局部腐蝕的進程。氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕主要是點蝕，氯離子容易吸附在鈍化膜上，把氧原子擠掉，然后和鈍化膜中的陽離子結合形成可溶性氯化物，結果在露出來的機體金屬上腐蝕了一個小坑，形成點蝕核。氯化物水解后，使小坑內溶液PH值下降，使溶液成酸性溶解了一部分氧化膜，造成多余的金屬離子。為了平衡腐蝕坑內的電中性，外部的氯離子不斷向坑內遷移，使坑內金屬又進一步水解。如此循環(huán)，奧氏體不銹鋼不斷的被腐蝕，越來越快，并且向孔的深度方向發(fā)展，直至形成穿孔。
在上述滯留區(qū)段，氯離子含量會增高。對于304L不銹鋼，在含有氧的氯離子的腐蝕介質環(huán)境會產生應力腐蝕，同時304L不銹鋼對含氯介質引起的縫隙腐蝕較為敏感，包括換熱管與管板孔的縫隙部位。不銹鋼在含氯離子介質中的適用范圍見表2。
高壓反應水不銹鋼冷凝器所用循環(huán)水氯離子含量為200mg/L，根據表2情況，溫度很過130℃，管內壓力1.0Mpa，長期氯離子滯留區(qū)域，即便循環(huán)水中含有緩蝕劑，304L材質的不銹鋼仍會產生穿孔腐蝕。
4制定防護措施
，保證排氣管暢通。對不銹鋼冷凝器頂部原排氣管線重新配管，將排氣出口由原來的循環(huán)水回水管線引至地面排放，規(guī)定操作人員現場巡檢時對排氣排水情況進行檢查，保證排氣管線暢通。
第二、對循環(huán)水水質監(jiān)控。對排氣管排放監(jiān)測的同時，每個白班對不銹鋼冷凝器上水和回水總管的PH值進行分析檢測，以判斷管側是否有氧化氮氣體泄漏，保證回水PH值在8.0。第三，熟悉設備特性。對設備本體的各部件功能進一步熟悉，科學合理地制定設備維護保養(yǎng)規(guī)定。第四，設備更新。通過實際情況的檢查及原因分析，目前該設備通過三次堵管，堵管率已達到29%，判斷上管板下部100mm范圍內換熱管均已經產生腐蝕，設備已經無法長期運行，需對高壓反應水不銹鋼冷凝器進行緊急更新，以保證裝置運行。
5總結
硝酸裝置高壓反應水不銹鋼冷凝器列管泄漏，直接原因是上管板排氣管長期堵塞，造成殼側氣體無法排出，循環(huán)水在此處形成滯留區(qū)，造成殼側氯離子對換熱管外壁腐蝕，同時管側高溫氧化氮氣體在此管段無法良好換熱，加速了列管腐蝕。當列管發(fā)生泄漏后，高溫氧化氮進入殼側，加速了該區(qū)域的腐蝕速率，較終導致了泄漏。
通過對高壓反應水不銹鋼冷凝器泄漏原因的檢查，歸結了泄漏的原因，制定了臨時的運行措施，保證裝置繼續(xù)運行。同時，總結了日常設備管理中存在的不足，為以后的工作提供借鑒。
