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在用氧化铝厂I效蒸发器应力腐蚀的有效防护措施


 

一、设备概述及运行工况

河南某氧化铝厂I效蒸发器加热室壳程介质为蒸汽,温度为180℃,压力为0.6Mpa;管程介质为Na2AlO2料液,温度为145℃左右,经蒸发后的苛性碱Na2Ok浓度为:245g/l,压力为0.4Mpa;壳体材质为16MnR(Q345R),板厚16mm;壳程管板材质为16MnR(Q345R),板厚70mm,加热管材质为20G,规格为Φ57*3.5mm,数量860根,加热管高出管板约20mm,加热室直径Φ2.4m,上管板位于蒸发器顶部,与进料的蒸发母液直接接触。

二、设备现状及问题分析

设备运行至今,加热室的上管板管束头及管束口壁厚逐渐变薄,上管板最大磨损量达20mm深,管束头壁厚最薄处仅为 0.5mm,在分离室里的加热筒体焊缝出现裂纹;分离室锥体部位的焊缝出现裂纹,有些裂纹部位已出现不同程度的渗漏。

应力腐蚀一般要同时具备三个条件,一是较高浓度的氢氧化钠溶液;二是较高的温度,应力腐蚀的温度范围较宽,但最容易引起应力腐蚀的温度是在溶液的沸点附近;三是拉伸应力,可以是外载荷引起的应力,也可以是残余应力,或者是两者的联合作用。拉伸应力的大小虽然是应力腐蚀的一个影响因素,但更重要的因素是应力的均匀与否,局部的拉伸应力最容易引起应力腐蚀。在加热器的管板中,加热管的胀接以及受热过程中的不均匀变形存在一定的拉伸应力;在正常运行情况下,管板承受一定的压力并处在较高的温度和拉伸应力的作用下,而开孔胀管等局部区域也存在不均匀的应力。管程中的Na2AlO2料液碱浓度虽然不会达到产生应力腐蚀的程度,但在局部地方,常常会因为氢氧化钠富集而使料浆的碱浓度增大。例如在胀管及其他一些存在缝隙的地方,料浆进入后常被逐渐浓缩,就很有可能达到应力腐蚀所需要的浓度,加之料浆从顶部经布料盘对管板及管束头的冲刷和磨蚀,使上管板和管束变薄。尽管加热室筒体和分离室在出厂前已进行了整体热处理,但由于局部的焊接质量在当前运行工况条件下,应力腐蚀在这里的作用表现出相当明显。
  设备如再继续恶化,会造成上管板、管束及在分离室里的加热室筒体不能使用,蒸发器加热室需整体更换,增加公司的维修成本,也影响氧化铝生产成本和工艺指标的控制。

             

加热室上管板磨蚀             加热室筒体裂纹             分离室漏点

 

三、洛阳融基的解决方案

为防止蒸发器后期继续出现磨损腐蚀,造成蒸发器不能使用,我们使用专用于氧化铝行业蒸发器的耐高温耐强碱溶液浸泡环境下的新科RJ-G-400纳米聚合陶瓷耐磨防腐材料对加热室上管板和管束口区域进行整体防磨蚀防腐蚀涂层保护,对在分离室里的加热室筒体做整体涂层保护和对分离室的锥体内部做整体涂层保护,阻止高温强碱母液向基材内部渗透,从而避免应力腐蚀继续发生。

四、洛阳融基耐磨耐腐蚀耐高温产品的选择

洛阳融基RJ-G-400涂纳米聚合陶瓷涂料,双组分,以聚四氟乙烯、氧化锆纳米复合超硬颗粒为骨材,胶性石墨预聚体为基础的耐高温耐磨耐腐蚀复合材料,具有耐高温、耐老化、耐腐蚀性能及抗冲击能力,适合于氧化铝行业I效蒸发器浸泡环境中长期使用。

五、施工工艺(简略说明)

1、上管板、管束头及管内壁防护涂层的施工工艺

表面处理:喷砂(打磨)→配制AB胶→施胶→固化

1.1、进行表面处理

1.1.1、对上管板、管束头及管内壁表面进行喷砂、打磨,清除表面结垢,并经吹扫后,表面干净、干燥,露出金属原色,表面处理标准要达到洛阳融基施工技术要求;

1.1.1、 管束口部位置喷砂深度达到200px;

1.1.2、对施工部位的基体表面粗糙度进行检查检测,符合技术规范要求。

1.2、制备防腐耐磨涂料

1.2.1、涂料的配制应严格按照技术要求及配比进行调配,并充分搅拌,混合均匀,放置r15~30min后,使其充分熟化后方可使用。

1.2.2、工程用量根据洛阳融基说明书的规定时间控制,在现场调配时,根据工程量用多少、配多少,在规定的时间里使用完。r

1.3、喷涂作业

1.3.1、对管束头及管内壁进行3次喷涂洛阳融基RJ-G-400钠米聚合陶瓷料,每次湿膜厚度控制在0.3-0.4mm范围内;

1.3.2、涂层的一道漆膜初固后,方可进行下道涂层施工;

1.3.3、所有涂层不得漏涂,涂层表面应光滑平整、气泡、流挂等缺陷;

1.3.4、施工过程中,随时用湿膜厚度规检查涂膜厚度,以控制涂层的最终厚度及其均匀性;

1.3.5、涂装完成,进行涂层厚度测定。随机检测一个点,测点总数不少于10个;平均厚度应不小于技术协议中的厚度,最小厚度应不小于技术协议厚度的75%;当不符合上述要求时,根据情况进行局部或全面补涂,直至达到要求的厚度为止;

1.3.6、每道工序施工隐蔽前,技术人员、甲方项目技术负责人检查验收,并做好验收记录

1.3.7、上管板的施工涂层厚度20mm;管束头及管内壁的施工涂层厚度控制在1mm左右,管内壁的施工涂层深度200px;确保表面材料整体覆盖。

1.4、固化

固化6小时后,系统可进料。如能对管板及管束通蒸汽进行辅助固化,温度100通蒸汽2小时,材料固化及保护效果会更好。

2、分离室里的加热室筒体防护涂层的施工工艺

喷砂(打磨)→配制→施胶→固化

2.1、进行表面处理

2.1.1、对加热室筒体表面进行喷砂、打磨,清除表面结垢,并经吹扫后,表面干净、干燥,露出金属原色,表面处理标准要达到洛阳融基施工技术要求;

2.1.2、对施工部位的基体表面粗糙度进行检查检测,符合技术规范要求。

2.2、制备防腐耐磨涂料

2.2.1、涂料的配制应严格按照技术要求及配比进行调配,并充分搅拌,混合均匀,放置15~30min后,使其充分熟化后方可使用。

2.2.2、工程用量根据说明书的规定时间控制,在现场调配时,根据工程量用多少、配多少,在规定的时间里使用完。

2.3、刷涂作业

2.3.1、底涂刷一道洛阳融基改性胶,厚度控制在0.3-0.4mm范围内;

2.3.2、在涂层上粘贴一层玻璃纤维丝布,再刷两洛阳融基RJ-G-400纳米聚合陶瓷涂料厚度控制在2mm

涂层漆膜初固后,再粘贴一层玻璃纤维丝布,再刷三洛阳融基RJ-G-400纳米聚合陶瓷涂料,厚度控制在2mm;

2.3.3、所有涂层不得漏涂,涂层表面应光滑平整、气泡、流挂等缺陷;

2.3.4、施工过程中,随时用湿膜厚度规检查涂膜厚度,以控制涂层的最终厚度及其均匀性;

2.3.5、涂装完成,进行涂层厚度测定。随机检测一个点,测点总数不少于10个;平均厚度应不小于技术协议中的厚度,最小厚度应不小于技术协议厚度的75%;当不符合上述要求时,根据情况进行局部或全面补涂,直至达到要求的厚度为止;

2.3.6、每道工序施工隐蔽前,技术人员、甲方项目技术负责人检查验收,并做好验收记录

2.3.7、加热室筒体表面的施工涂层厚度5mm,确保表面材料整体覆盖。

2.4、固化

固化6小时后,系统可进料。如能对管板及管束通蒸汽进行辅助固化,温度100通蒸汽2小时,材料固化及保护效果会更好。

3、分离室的锥体防护涂层的施工工艺

喷砂(打磨)→配制→施胶→固化

3.1、进行表面处理

3.1.1、对分离室锥体表面进行喷砂、打磨,清除表面结垢,并经吹扫后,表面干净、干燥,露出金属原色,表面处理标准要达到洛阳融基施工技术要求;

3.1.2、对施工部位的基体表面粗糙度进行检查检测,符合技术规范要求。

3.3、制备防腐耐磨涂料

3.3.1、涂料的配制应严格按照技术要求及配比进行调配,并充分搅拌,混合均匀,放置15~30min后,使其充分熟化后方可使用。

3.3.2、工程用量根据说明书的规定时间控制,在现场调配时,根据工程量用多少、配多少,在规定的时间里使用完。

3.4、喷涂作业

3.4.1、底涂刷一道洛阳融基改性胶,厚度控制在0.3-0.4mm范围内;

3.4.2、待第一道漆膜初固后,喷涂洛阳融基RJ-G-400纳米聚合陶瓷材料,厚度控制在5mm;

再喷一道洛阳融基RJ-G-400面漆,使涂层表面光滑、气泡、流挂;

3.4.3、施工过程中,随时用湿膜厚度规检查涂膜厚度,以控制涂层的最终厚度及其均匀性;

3.4.4、涂装完成,进行涂层厚度测定。随机检测一个点,测点总数不少于10个;平均厚度应不小于技术协议中的厚度,最小厚度应不小于技术协议厚度的75%;当不符合上述要求时,根据情况进行局部或全面补涂,直至达到要求的厚度为止;

3.4.5、每道工序施工隐蔽前,技术人员、甲方项目技术负责人检查验收,并做好验收记录

3.4.6、加热室筒体表面的施工涂层厚度5mm,确保表面材料整体覆盖。

3.4.7、固化

固化6小时后,系统可进料。如能对管板及管束通蒸汽进行辅助固化,温度100通蒸汽2小时,材料固化及保护效果会更好。

六、修复效果

I效蒸发器经应用洛阳融基RJ-G-400纳米聚合陶瓷涂料,具有耐高温耐磨蚀耐腐蚀复合材料修复后,经过7个月的连续使用,涂层表面无鼓泡、无开裂、无脱落、无磨蚀等现象发生,事实证实洛阳融基RJ-G-400纳米聚合陶瓷涂层材料适应在高温、强碱、浸泡、冲刷环境下使用,达到了预期效果。

七、质量保证承诺

1、我们保证所使用的产品,均为洛阳融基公司生产的合格产品,产品技术参数及标准均符合本方案中附件所述;

2、我们保证施工过程的技术质量控制,均符合所要求的技术规范及洛阳融基施工工艺标准、国家标准;

3、我们提供竣工验收合格之日起,12个月的质保期。质保期内设备在正常运行的情况下,出现质量问题,我们将在 8小时内作出响应,24小时内到达现场进行免费修复。

八、最后建议

在氧化铝行业蒸发机组中最常发生应力腐蚀的设备,其中I效蒸发器运行工况最为恶劣,其次是II、III效,强制效的分离室、强制循环泵及其进出口管道,建议对这些设备先做涂层预防护措施,不要等到这些设备发生渗漏了才进行维修。