大型合成氨装置中的高温氢腐蚀及防护

摘要

一般30万t/a合成氨、52万t/a尿素的大型氮肥工业的特点决定了合成氨生产为高温、高压以及工艺介质中富含有各种腐蚀性气体,如硫化氢、二氧化碳、氢气、氨、甲烷和氮气等。因此,设备和管道在生产运行中既要承受高温、高压,还要面临这些工艺介质的腐蚀问题,这使得合成氨装置中的部分工艺设备和管道用材在生产运行中会出现一些典型的失效形式,其中较为突出、对安全生产危害较大的问题就是高温氢腐蚀问题。在富含氢气的工作环境中,在较高温度和压力下,碳钢和低合金钢很容易出现高温氢腐蚀的问题,合成氨厂中的氨合成塔、高温变换炉、二段转化炉、转化废热锅炉、甲烷转化炉、合成气过热器及合成气废热锅炉等都是典型的容易发生高温氢腐蚀的区域。高温氢腐蚀是钢暴露在高温高压的含有氢气的介质中时所发生的一种氢致损伤的形式。高温氢腐蚀一般发生在工作温度为250~600℃、工作压力为1~73.5 MPa的情况下。温度在500℃以上时,氢分压即便只有0.1 MPa,碳钢也会发生氢腐蚀;而在200℃下,就是在较高氢分压的情况下碳钢也不会发生氢腐蚀。不同设备及部件发生高温氢腐蚀的宏观形貌特征不同,有的表现为管子壁厚腐蚀后的厚唇破裂,有的表现为压力容器部件出现鼓泡、...