焦爐煤氣鼓風機葉輪防腐措施.doc

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焦爐煤氣鼓風機葉輪防腐措施 摘要：介紹了煤氣鼓風機葉輪腐蝕現(xiàn)象，并簡單分析了腐蝕原因，還提出了8項改進措施。 關(guān)鍵詞：離心式鼓風機葉輪防腐 中圖分類號:TH442文獻標識碼:B 文章編號:1006-8155(2005)06-0022-03 Abstract:Corrosionphenomenonofgasblowerimpellerisintroduced,Thecorrosivereasonisbrieflyanalyzed,and8itemsofimprovingmeasuresareputforward. Keywords:CentrifugalblowerImpellerAnticorrosion 1引言 我公司有4臺陜西鼓風機(集團)有限公司生產(chǎn)的D1150-1.3/0.95-1型兩級離心式煤氣鼓風機。它的作用是不斷地將焦爐炭化室里煉焦過程中所產(chǎn)生的焦爐煤氣抽出，并壓送到回收車間進行處理。它既要克服途中各設(shè)備及管道的阻力，又要保持足夠的煤氣剩余壓力。運行方式是兩開兩備，單機輸送能力為69000m3/h。多年來風機運行不太穩(wěn)定，一年倒機次數(shù)最多時竟超過20次，嚴重影響了煤氣的正常輸送，給公司生產(chǎn)帶來很大不利。究其原因,由風機葉輪腐蝕引起的故障是主要問題之一。 2腐蝕現(xiàn)象 風機長年在有害介質(zhì)中高速運轉(zhuǎn)，必然要受到腐蝕。轉(zhuǎn)子的腐蝕主要發(fā)生在葉輪的前盤、后盤和葉片上，其材質(zhì)分別為35CrMo和30CrMnSi。當轉(zhuǎn)子運行一個周期，由于振動超標故障停機而對其進行檢查清掃時，能在前后盤及葉片表面上清掃出大量的腐蝕產(chǎn)物。而備用機組找過動平衡后，停了相同周期。在啟動運行時，往往由于轉(zhuǎn)子處于不平衡狀態(tài)導(dǎo)致風機振動加劇而被迫停機。若檢查也能清掃出大量腐蝕產(chǎn)物，且比運行一周期剛停下來的轉(zhuǎn)子還多。從清掃的表面看，葉輪除了有均勻的腐蝕外還有大量的點蝕，致使轉(zhuǎn)子每隔2～3年就得報廢換新，腐蝕率最大能達2mm/年。備用機組更為嚴重。 制造廠設(shè)計的葉輪為前后、盤與葉片焊接而成，在進風口處每個葉片都留有100mm長度未進行焊接而形成了間隙，造成葉輪靜止時產(chǎn)生縫隙腐蝕，葉輪運行時產(chǎn)生縫隙和應(yīng)力的聯(lián)合腐蝕。2000年10月我公司在風機運行時因調(diào)速系統(tǒng)故障停機，更換停了6個月的備用風機后運行，在運行幾小時后該風機發(fā)生異常聲音，振動劇烈，又被迫停機。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)前、后盤大面積腐蝕，其表面出現(xiàn)許多麻點，深層凸起，底層銹蝕，清掃的腐蝕產(chǎn)物質(zhì)量達2kg。低壓級葉輪1個葉片折斷，并打壞了高壓級葉輪的2個葉片，轉(zhuǎn)子嚴重失衡，導(dǎo)致報廢。 3腐蝕原因分析 風機輸送的介質(zhì)是粗煤氣，粗煤氣的成份如表1所示。 表1粗煤氣成份（g/m3） 水氣250～450焦油霧80～120粗苯30～45氨6～9氰化氫0.5～1.5吡啶1～3一氧化氮1～4cm3/m3硫化氫4～7 二硫化碳0.3～0.5噻吩0.1～0.15硫醇約0.01二氧化硫約0.1萘約10乙烯13～26丙烯約11氯化物約1 乙炔1.2～2.3氫氣45～54甲烷170～210乙烷同系物12～26一氧化碳63～88二氧化碳39～59氮氣5～125氧氣約7 從表1可看出煤氣中含有大量活性氣體成分。以硫化氫和氰化物對葉輪腐蝕性最強。硫化氫可溶于水或氫硫酸，葉輪與硫化氫接觸后在其表面快速形成疏松易剝落的硫化物，硫化物和硫化氫阻滯分子氫的形成，使大量氫原子吸附并積聚在葉輪表面，使表面原子間內(nèi)聚力減弱，表面能下降，滲入葉片焊縫縫隙的氫原子繼續(xù)楔入縫隙尖端裂紋缺陷部位，使裂紋迅速向縱深發(fā)展，在金屬內(nèi)部易出現(xiàn)氫脆和脫碳破壞。值得一提的是硫化物應(yīng)力腐蝕只發(fā)生在90℃以下，而破裂最敏感的溫度為20～50℃。風機輸送粗煤氣介質(zhì)溫度正好在該范圍之內(nèi)。 二氧化硫?qū)偎嵝匝趸?，溶于水可生成中強酸。被蝕金屬與二氧化硫反應(yīng)時，一方面在其表面形成溶于硫原子的氧化皮或溶于硫化物的氧化皮，另一方面在金屬內(nèi)部深處溶入的硫與活潑元素組成相應(yīng)的硫蝕相。 這樣一個分子的硫酸并不只腐蝕一個原子的鐵，有資料表明,一個分子的硫酸至少要腐蝕100個原子鐵，可見二氧化硫?qū)饘俑g影響很大。 氯化物是含有鹵素的陽離子氧化劑，幾乎能使所有實用金屬增加腐蝕。在陽離子氧化劑和活性氯離子的雙重作用下腐蝕反應(yīng)激烈。鹵素離子易使不銹鋼等易鈍化金屬產(chǎn)生孔蝕，縫隙腐蝕及應(yīng)力腐蝕破裂等局部腐蝕。當介質(zhì)中有NH3-CO2-H2S-H2O時，系統(tǒng)會增大對金屬的腐蝕速率。 總之，這些有害的活性氣體都極易溶解在葉輪表面中，并電離出氫離子或氫氧根離子，致使葉輪的前、后盤和葉片發(fā)生腐蝕。它們對金屬的腐蝕方式均與溫度有關(guān)，且像粗煤氣這樣多種成分混合在一起的介質(zhì)構(gòu)成的聯(lián)合腐蝕速率要比單種介質(zhì)大得多，破壞力也更為強烈。這是由于混合氣體介質(zhì)在金屬表面進行著多元不均勻的化學反應(yīng)，并形成成分不均勻，含有大量晶體結(jié)構(gòu)缺陷的多種反應(yīng)產(chǎn)物，顯然這種銹皮是不耐蝕的。 由上述可知，葉輪的腐蝕主要是活性氣體等以水為介質(zhì)的電化學反應(yīng)所引起的。水氣是腐蝕發(fā)生的重要介質(zhì)，活性氣體是腐蝕發(fā)生的主要禍根。 4防腐措施 4.1改變?nèi)~輪材質(zhì) 為了減少腐蝕，延長轉(zhuǎn)子壽命，除應(yīng)考慮到材料的機械性能和物理性能外，還應(yīng)注重其化學性能。風機葉輪最好的材質(zhì)當然首選不銹鋼。鋼中含鉻量超過12%時就會變得不易被腐蝕生銹，因為在這種鋼的表面上形成了一層致密的FeOCr2O3、NiOCr2O3或NiOFe2O3之類的氧化物保護膜的緣故。寶鋼的風機葉輪是用含鈦不銹鋼坯整體切削加工而成的。這樣既避免了零件受剪切而損壞，又達到了防腐目的。但這種方法國內(nèi)采用較少，因為它加工方法復(fù)雜，再加上這么大的不銹鋼坯料供應(yīng)有困難，而且在加工中被切削去的材料的質(zhì)量遠遠超過葉輪本身，所以費用非常昂貴。如果不選用鋼坯整體加工，而選用不銹鋼焊接葉輪，其加工難度及費用都會大大下降，但費用仍比其它材質(zhì)較高。因此在企業(yè)有能力的情況下還是應(yīng)選不銹鋼葉輪。4.2化學鍍Ni-P合金 經(jīng)過論證選擇了化學鍍Ni-P合金，就是在轉(zhuǎn)子葉輪表面鍍上一層0.03mm的非晶態(tài)Ni-P合金。 化學鍍Ni-P合金鍍層有著十分優(yōu)異的抗腐蝕性能。據(jù)有關(guān)資料表明，在還原性介質(zhì)中它的抗腐蝕能力優(yōu)于不銹鋼百倍以上。它之所以非常耐腐蝕是由于非晶態(tài)合金結(jié)構(gòu)均勻，不存在偏析、夾雜物和第二相，原子呈短程有序結(jié)構(gòu)，沒有晶界、位錯、層錯及與晶態(tài)有關(guān)的其它缺陷，從而具有較好的化學及電化學均勻性，這是耐蝕的主要原因。再者該合金鍍層腐蝕電位隨合金中含磷量的增高而增高。根據(jù)金屬腐蝕的混合電位理論，在陰極過程不變的情況下，金屬腐蝕電位愈正，則該金屬的腐蝕電流愈小。因此用高磷工藝生產(chǎn)的化學鍍Ni-P合金鍍層耐蝕性能十分優(yōu)異。 還有它與基體的結(jié)合力大于電刷鍍，更大于電鍍，孔隙率只是電鍍的一半。其均鍍性好，任何復(fù)雜的幾何形狀均可施鍍，并可保證鍍層厚薄均勻、平整光滑。耐蝕性、抗粘附、抗嚙合能力都強于硬鉻。它確實是一種綜合性能優(yōu)良的防腐防磨材料，且工藝簡單、化學鍍Ni-P合金工期短、成本低、見效快。 4.3用N2保壓保護 在風機備用機組停機狀態(tài)下，由于風機前、后閥門關(guān)不嚴會產(chǎn)生泄漏，致使機殼內(nèi)充滿靜止的粗煤氣。靜止的粗煤氣對轉(zhuǎn)子葉輪侵蝕相當嚴重，其危害性也很大，所以采用N2保壓保護方法。 從風機進口閥后、出口閥前兩點向機殼內(nèi)通N2，N2壓力保持在風機軸封處有N2微微冒出即可，使機殼內(nèi)保持微正壓，且在正常情況下每周做一次含氧和爆發(fā)試驗，并記錄。這樣做的好處有兩點：其一，機殼內(nèi)始終充滿N2，粗煤氣進不來，葉輪始終"浸泡”在N2中。N2是惰性氣體，不具有腐蝕性；其二，在緊急情況下立即開備用風機而不需做含氧分析，縮短了倒機時間，減少了對生產(chǎn)的影響。但是要制定相應(yīng)的N2使用操作規(guī)程，做好N2使用的壓力控制和運行安全監(jiān)護工作。 4.4葉輪焊接時葉片滿焊 風機制造廠家設(shè)計的風機葉輪為焊接結(jié)構(gòu)，而在葉輪前、后盤進風口處每個葉片都留有100mm長度未進行焊接。要求制造廠家對葉輪的每個葉片都進行滿焊，不留縫隙，以免產(chǎn)生縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕，消除這種結(jié)構(gòu)上的缺陷。 4.5在用和備用機組運行率的均衡性 以前風機管理是重在用輕備用的管理。在用風機要運行到故障發(fā)生或有故障征兆時才換備用機運行，這時在用機才能停下檢修而成為備用機。這樣在用機運行狀況好的時候能連續(xù)運行9個月，該備用機也只能停機做備用9個月。實踐經(jīng)驗多次表明備用機靜止的葉輪腐蝕速率要比運行的葉輪大，備用機靜止時間越長、腐蝕越嚴重，以至于備用機備用久了到該啟動運行時卻由于轉(zhuǎn)子腐蝕不平衡而起不到作用。因此備用機組不要停得時間太長，在用和備用機組運行率的均衡性應(yīng)引起重視。 根據(jù)經(jīng)驗，要求在用風機運行周期3個月左右后必須更換備用機運行或者該備用風機被用3個月后必須換在用機。使在用機和備用機交替運行，有恰當合理的周期。在用機停機后進行揭機蓋維護，逐片檢查風機葉輪高壓級、低壓級葉片厚度、焊縫狀態(tài)及腐蝕損傷情況，對轉(zhuǎn)子做動平衡試驗，最終各項檢查都合格后再把葉輪涂抹防腐劑，將葉輪表面隔離，使表面形成鈍化狀態(tài)，蓋上機蓋作備用機組。這樣既能保證在用機組始終在最佳狀態(tài)下運行，又使得備用機組備用的時間不會過長。如果備用機組超過3個月還沒換機運行，就要重新揭蓋維護檢查。加強和重視備用機組的管理，提高備用機組的備用可靠性，使在用機組和備用機組的運行率基本達到均衡。 4.6消除泄漏 風機系統(tǒng)由于長年的運行及煤氣成份隨配煤比的變化波動，使風機后管道內(nèi)和風機出口閥底部沉積了許多焦油渣等殘留物。管道的截面積通常都堵塞了1/3，嚴重的地方竟有1/2之多。特別是閥門底部，除沉積物堵塞外，還造成閥門關(guān)不嚴，致使停機時煤氣倒灌，整個機殼內(nèi)充滿煤氣，不僅使備用機組靜止的葉輪加速了腐蝕，還給檢修人員揭蓋檢修時帶來危險。針對這一情況，在充分做好準備工作的同時，從生產(chǎn)工藝上選擇適當?shù)臅r機，對4臺風機后的直徑Φ1200煤氣閥門進行了清掃或更換；并在每個閥前增設(shè)了DN25的氨水沖洗口，定期利用熱氨水對煤氣管道進行沖洗，防止焦油渣等殘留物在管道內(nèi)沉積；對機后的幾百米直徑Φ1200煤氣管進行重新架設(shè)并及時切換。解決了機后管道阻力大，腐蝕嚴重及出口閥門關(guān)不嚴使煤氣泄漏的問題。 4.7降低溫度減輕腐蝕 腐蝕反應(yīng)跟其它化學反應(yīng)一樣，溫度升高，反應(yīng)速度就會加快。這是因為介質(zhì)的溫度升高，使內(nèi)能增大，擴散速度增加，促使腐蝕反應(yīng)加快。經(jīng)過調(diào)研把該風機改為高壓變頻調(diào)速，使風機轉(zhuǎn)速隨負荷而調(diào)整，減小了煤氣通過風機加壓而造成的溫升。改造后風機出口煤氣溫度要比改造前降低約10℃。在操作管理中，還改變了以前在開機前用蒸汽對風機進行盤車的陋習，這種陋習要堅決杜絕。 4.8增設(shè)電動盤車裝置 以前，風機停下來備用是不盤車的。由于備用時間長，機內(nèi)煤氣泄漏容易使轉(zhuǎn)子各部位結(jié)焦油渣、軸端卡澀，引起下次開機前，盤車盤不動或難盤動的現(xiàn)象，因此采用蒸汽盤車。后來，為了解決這問題，每班必須人工盤車一次。該方法雖比不盤車好一些，但仍是間斷的不連續(xù)的，有時還會出現(xiàn)盤不動現(xiàn)象，且人工操作有一定隨意性，很難控制。為此，每臺機組增設(shè)了一套電動盤車裝置，就是在風機停機維護檢修結(jié)束后，即開啟電動盤車裝置，以6r/min速度轉(zhuǎn)動。 根據(jù)多年經(jīng)驗，堅持風機盤車制度有三大好處：一是使轉(zhuǎn)子總是變換位置，讓各種類型腐蝕盡量轉(zhuǎn)化為均勻腐蝕；二是變換位置，消除了靜止時轉(zhuǎn)子產(chǎn)生下?lián)献冃蔚目赡苄?；三是減少了人工工作量，使盤車連續(xù)可靠。 5結(jié)束語 經(jīng)過幾年運行來看，效果十分顯著。轉(zhuǎn)子腐蝕問題基本得到解決。因葉輪腐蝕而引起的故障下降為零，保證了機組運行正常、煤氣輸送正常，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。實踐證明，這些防腐措施都是切實可行的，卓有成效的，也為同行們提供了解決風機葉輪腐蝕的經(jīng)驗。 參考文獻 [1]田永奎.金屬腐蝕與防護.機械工業(yè)出版社，1995. [2]化工部化工機械研究院.腐蝕與防護手冊.化學工業(yè)出版社，1987. [3]孫秋霞.材料腐蝕與防護.冶金工業(yè)出版社，2001. 第 8 頁 共 8 頁