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        C276 在催化裂化行業(yè)中的應(yīng)用

        2021-11-25 22:38:58余榮偉
        科技信息·學(xué)術(shù)版 2021年28期
        關(guān)鍵詞:濕法脫硫耐腐蝕焊接

        摘要:隨著工業(yè)的發(fā)展,一些特殊化工領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕問題也逐漸顯現(xiàn),本文由實(shí)際應(yīng)用案例出發(fā),闡明了奧氏體 316L 不銹鋼和 C276 哈氏合金鋼的區(qū)別,參考了哈氏合金經(jīng)典的耐蝕性試驗(yàn)的測試對比,通過對材料的焊接工藝評定,以通俗易懂的方式講述了 C276 在焊接使用中的工藝參數(shù),注意事項(xiàng)及檢控手段,并在催化裂化濕法脫硫煙氣系統(tǒng)中應(yīng)用,最終取得了良好的耐腐蝕效果。

        關(guān)鍵詞:濕法脫硫;消白;哈氏合金;焊接;耐腐蝕

        1工況簡介

        某催化裂化裝置濕 法脫硫煙氣消白裝置研制項(xiàng)目按煙 氣處理量共330000NM3/h 設(shè)計(jì),據(jù)此研制出一套催化裂化裝置濕法脫硫煙氣消白裝置。煙氣消白工藝采用煙氣冷凝后再加熱技術(shù),煙氣冷凝時采用吸收液冷卻方式,煙氣再熱時采用熱量轉(zhuǎn)移換熱技術(shù)換熱器組合系統(tǒng)。

        脫硫前煙氣參數(shù)見表 1。

        該消白系統(tǒng)內(nèi)要求換熱系統(tǒng)材料選型必須滿足煙氣溫度,露點(diǎn)腐蝕及粉塵濃度等條件,換熱器殼體及支撐結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材質(zhì),材質(zhì)等級不得低于 316L,之后設(shè)備殼體疏水槽及支撐件均按 316L 不銹鋼材質(zhì)制作并安裝。

        2消白系統(tǒng)在使用過程中的問題

        消白系統(tǒng)在運(yùn)行一年后,發(fā)現(xiàn)濕法脫硫塔前的疏水槽及法蘭接口附近有嚴(yán)重的腐蝕穿孔現(xiàn)象,經(jīng)分析可能是因該區(qū)域酸液富集誘發(fā)點(diǎn)狀腐蝕,直至穿孔。為不影響煙氣消白系統(tǒng)的正常使用,經(jīng)各方研究分析決定選用哈氏合金來替換掉該腐蝕區(qū)域的不銹鋼材料。

        3哈氏合金 C-276

        3.1哈氏合金的應(yīng)用推廣

        C276 和 C22 合金鋼在電力、化工工業(yè)的較強(qiáng)腐蝕運(yùn)行環(huán)境中較為常見,尤其是在煙氣脫硫系統(tǒng)的濕式洗滌塔襯里,吸收塔入口、出口管道,除霧器、噴嘴,濕電除塵和管道中多被指定為專用的耐腐蝕工程材料。

        C276 合金在國外早已普遍使用在腐蝕環(huán)境較為惡略的脫硫濕塔及煙囪內(nèi)襯當(dāng)中,由于 C276 合金材料初期成本較高等原因,國內(nèi)從 2000 年前后開始推廣該合金材料,近年來,國內(nèi)國際市場重金屬價格持續(xù)上漲,使得 C276 合金材料使用成本升高,制約了 C276 耐腐蝕合金的推廣使用,直到 2018 年前后電廠脫硫工程項(xiàng)目中哈氏合金 C276 的使用量才有較大提高。

        3.2C276 合金的焊接性

        C276 是鎳基合金其焊接性能與奧氏體不銹鋼相似,在對 C276 進(jìn)行焊接前必須做好措施防止對焊縫熱輸入過大使其熱影響區(qū)擴(kuò)大,導(dǎo)致焊縫和熱影響區(qū)的耐腐蝕性能下降,同時也應(yīng)注意防止熱裂紋的產(chǎn)生。

        3.3C276 合金的耐蝕性及與 316L 的對比

        哈氏合金 C276 在燃煤系統(tǒng)的煙氣脫硫設(shè)備構(gòu)件中,是最耐腐蝕的材料,有學(xué)者曾將哈氏合金 C276 與典型奧氏體不銹鋼 316L 在煙氣模擬系統(tǒng)“綠死水溶液”中進(jìn)行了對比試驗(yàn),見表2。

        “綠死水溶液”是檢驗(yàn)金屬材料抵抗酸液腐蝕能力的“試金石”。

        由上表可知,C276 合金在混合性的,且具有氯離子的酸、鹽酸溶液中相比于316L不銹鋼有很好的耐蝕性能。

        耐點(diǎn)蝕當(dāng)量公式:PREN=1x%Cr+1.5x(%Mo+%W+%Nb)+30x%N(W/W) W/W 指的是質(zhì)量分?jǐn)?shù),就是所含元素質(zhì)量與總質(zhì)量的比值。具有較高的 PREN 值的的合金表現(xiàn)出比 PREN 值低的合金更耐局部腐蝕。通常 PREN 的值越高,抗點(diǎn)蝕性能越好。

        3.5C276 的特性

        (1)在氧化、還原氛圍中,對各種化學(xué)腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能;

        (2)有出色的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力開裂腐蝕性能和高達(dá) 1040 度氧化氣氛,因此常用于污染控制、化學(xué)、石化和垃圾焚燒應(yīng)用。

        (3)C276 合金線膨脹系數(shù)大,具有較高的熱裂紋敏感性,焊接時易產(chǎn)生熱裂紋,如凝固裂紋、多邊化裂紋和失速裂紋等。

        (4)較高的鉬,鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕,鎢元素也進(jìn)一步增強(qiáng)了耐蝕性。

        4C276 的焊接問題

        C276 在焊接過程中,若控制不好,經(jīng)常會出現(xiàn)裂紋、氣孔、氧化、夾雜等缺陷,經(jīng)分析總結(jié),多為以下原因:

        (1)坡口及焊道附近的油污、雜質(zhì)及氧化物等清理不到位。

        (2)焊接時,因焊接手法、操作習(xí)慣,未能及時將焊絲受熱端部送入惰性氣體保護(hù)氛圍內(nèi),導(dǎo)致氧化物進(jìn)入焊縫形成夾雜。

        (3)氬氣保護(hù)不到位,氬氣純度不高,流量和焊接速度不匹配,或者焊接區(qū)域周圍環(huán)境氣流影響防護(hù)不到位,使保護(hù)氣體吹散,使焊縫失去惰性氣體的保護(hù),合金元素氧化,收弧時弧坑填絲不飽滿,保護(hù)氣體未進(jìn)行延時送氣保護(hù),多會導(dǎo)致縮孔、裂紋的產(chǎn)生。

        (4)焊接熱輸入、線能量過大,以及焊接電弧的高度過高,都會導(dǎo)致焊接裂紋、咬邊的產(chǎn)生。

        (5)焊接時應(yīng)選用規(guī)格合適的焊材,按照焊接工藝參數(shù),合理擺動焊槍,均可有效避免未熔合、氣孔等缺陷。

        5對 C276 的焊接工藝評定

        5.1評定材料及要求

        為了能讓C276 合金材料能夠在較強(qiáng)腐蝕環(huán)境中更好地焊接使用,我們對C276 材料進(jìn)行了焊接工藝評定,采用鎢極氬弧焊和焊條電弧焊組合的工藝。

        材料標(biāo)準(zhǔn):ASTM B622 母材規(guī)格:Φ219x8mm,焊絲型號:ERNiCrMo-4,焊條型號:ENiCrMo-4,母材和焊接材料化學(xué)成分的對比如表 7。

        5.2檢測要求

        執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):NB/T47013-2015

        外觀檢測 :100%VT 檢查后,100%PT 檢測,合格標(biāo)準(zhǔn)不低于 I 級。

        RT 探傷檢測:合格標(biāo)準(zhǔn)不低于 II 級。

        5.3力學(xué)性能

        (1)拉伸試驗(yàn)

        (2)彎曲試驗(yàn)

        6.1焊接工藝條件

        考慮到哈氏合金 C276 實(shí)際使用環(huán)境,及 C276 的焊接特性,對現(xiàn)場焊接施工工藝條件做出了詳細(xì)的要求,具體要求如下:

        (1)有持證焊工實(shí)施焊接,且焊接作業(yè)類型在有效期內(nèi)。

        (2)母材、焊接材料及保護(hù)氣體,均應(yīng)有合格質(zhì)量證明文件。

        (3)焊接設(shè)備應(yīng)滿足施焊工藝技術(shù)條件。

        (4)因在煙道內(nèi)施工焊接,應(yīng)做好周圍環(huán)境氣流對焊接區(qū)域的影響,做好防護(hù)。

        (5)禁止打磨切割片的混用,應(yīng)選用合金鋼專業(yè)打磨切割片。

        (6)對于焊接區(qū)域及焊絲表面的油污、雜質(zhì)等應(yīng)用丙酮等有機(jī)揮發(fā)溶劑徹底清除。

        (7)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝文件要求及技術(shù)要領(lǐng)。

        (8)焊接過程合理布置塞焊和密封焊的焊接次序,進(jìn)而有效控制焊接變形。

        (9)注意焊縫起始和收弧的熱量控制,避免弧坑及縮孔的缺陷,焊縫接頭處應(yīng)有效熔合焊接,必要時可打磨收弧處,利于接頭處的熔合質(zhì)量。

        (10)注意焊接收弧時氬氣的延時保護(hù)。

        6.2焊接質(zhì)量的檢測

        采用VT目視檢查100%,PT滲透檢測100%,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):NB/T47013.5-2015,合格標(biāo)準(zhǔn):I級。此次貼襯選用的 C276 是2mm 厚的薄板,若焊接參數(shù)控制不當(dāng)極易產(chǎn)生氣孔及板面的焊接波浪變形,通過合理的配置塞焊孔的直徑及單位面積內(nèi)的數(shù)量,及周圍搭接密封焊的次序,有效的控制以上問題的發(fā)生。焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到煉化設(shè)備的能否正常運(yùn)行,此次按照以上標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法對所有焊縫進(jìn)行了檢測,一次合格率達(dá)到 99%,對咬邊、縮孔缺陷修復(fù)合格后,投入運(yùn)行使用,未見腐蝕發(fā)生,設(shè)備良好。

        7 結(jié)論

        (1)通過對材料的焊接工藝評定,來正確的選材并制定焊接工藝參數(shù),是保證 C276 焊接高質(zhì)量的可靠前提。

        (2)材料本身具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性,具較多文章列出,使哈氏合金貼襯失效的原因中焊接缺陷居首,那么注意焊接施工細(xì)節(jié),尤其是焊接技巧和要領(lǐng)的掌握,是實(shí)現(xiàn) C276 全面貼襯耐腐蝕性能的保障。

        (3)施工前應(yīng)有詳細(xì)的施工方案,特別是對于一些冷熱交替,有冷凝析出及濕塔返漿的區(qū)域,須合理布置襯板搭接方向,并可靠控制襯板幅面變形,避免因液體富集,酸性濃度升高而導(dǎo)致的點(diǎn)腐蝕問題。

        (4)好的焊接質(zhì)量離不開科學(xué)有效的檢測手段,根據(jù)材料及焊接缺陷的特點(diǎn)選擇合理的質(zhì)量檢驗(yàn)方法是必不可少的控制環(huán)節(jié)。

        作者簡介:余榮偉,1983年10月生人,男,漢族,河南·南陽,本科,助理工程師,材料焊接。

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