翁詩源

摘要：文中分析了氨制冷立式冷凝器外殼腐蝕的產(chǎn)生原因，并提出了改進(jìn)建議；

關(guān)鍵詞：氨制冷；立式冷凝器；腐蝕；

【分類號(hào)】TQ021

1 引言

2013年11月4日，國家質(zhì)檢總局特種設(shè)備局發(fā)布了《關(guān)于氨制冷裝置特種設(shè)備專項(xiàng)治理工作的指導(dǎo)意見》（質(zhì)檢特函[2013]61號(hào)），意見中對涉氨特種設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、定期檢驗(yàn)等步驟均做出詳細(xì)規(guī)定。同時(shí)對無技術(shù)資料的涉氨壓力容器和壓力管道的處理做出了明確要求。根據(jù)意見要求，寧德市先后多次對小型冷凍廠涉氨特種設(shè)備展開專項(xiàng)治理工作。使用單位對此均非常重視，積極開展自查、自糾工作，在檢驗(yàn)單位的技術(shù)支持下，發(fā)現(xiàn)并解決了多項(xiàng)安全隱患，為企業(yè)的生產(chǎn)安全提供了保障。

2014年6月，檢驗(yàn)人員在對某冷凍廠氨制冷壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中一臺(tái)立式冷凝器頂部外殼腐蝕嚴(yán)重，且在腐蝕部位附近可聞到刺鼻的氣味，初步判定為漏氨。經(jīng)過溝通，使用單位立即停止使用該設(shè)備并協(xié)助檢驗(yàn)人員進(jìn)一步對其做詳細(xì)分析。

2 問題描述

2.1 設(shè)備參數(shù)

該設(shè)備為國內(nèi)正規(guī)有資質(zhì)的廠家設(shè)計(jì)并制造，相關(guān)資料齊全。經(jīng)查閱使用登記證、質(zhì)量證明書、歷次檢驗(yàn)報(bào)告等資料，收集設(shè)備參數(shù)見表1

2.2 現(xiàn)場情況

該冷凝器為立式，管殼式，其頂部為水箱，冷卻水從水箱流入，經(jīng)由換熱管流至下方儲(chǔ)水池，再經(jīng)抽水泵將水抽至頂部水箱，如此循環(huán)。殼程內(nèi)介質(zhì)為氨，水在循環(huán)過程中將氨的熱量帶走。示意圖見圖1。

在水箱附近，筒體表面大部分被厚厚一層鐵銹覆蓋，鼓起的多個(gè)鐵銹包呈現(xiàn)潰瘍狀分布。將表層的鐵銹清除后可見筒體表面存在多個(gè)腐蝕坑。安全閥、壓力表均在校驗(yàn)有效期內(nèi)，壓力表壓力顯示正常，因此可排除筒體腐蝕坑泄漏的可能性，見圖2。

現(xiàn)場可聞到刺鼻的氨氣氣味，經(jīng)仔細(xì)觀察，腐蝕區(qū)域靠近冷凝器的安全閥、壓力表接口，用PH試紙測試發(fā)現(xiàn)，安全閥及壓力表的接口處均會(huì)使試紙變色，其余地方則無變色反應(yīng)。因此可推斷氨氣是從安全閥及壓力表的接口處泄漏出來的，見圖3。

頂部水箱蓋板已破損，僅剩不到一半殘余，水箱中的水不停濺出至腐蝕區(qū)域處，筒體外壁防腐層破損嚴(yán)重，水順著筒壁一直流至筒體下方。

3 原因分析

3.1 筒體生銹原因分析

冷凝器頂部水箱擋板破損，水長期噴濺至上筒體外表面，且該區(qū)域防腐層大部分脫落，使用單位保養(yǎng)意識(shí)薄弱，沒有及時(shí)修補(bǔ)防腐層，使母材直接暴露在潮濕的環(huán)境下。在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量的H+和OH-，還溶解了氧氣，結(jié)果在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負(fù)極，碳是正極，鐵失去電子而被氧化，最終形成氧化鐵，即鐵銹：

一塊鐵完全生銹后，體積可脹大8倍。如果鐵銹不除去，這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分，鐵也就爛得更快了。

3.2 安全附件接口密封面泄漏

從圖3中可看出，該安全閥明顯經(jīng)過暴力拆卸，管口接管已變形，拆裝后密封面無法完全密封，使氨泄漏到空氣中，而吸附在筒體外表面的水吸收空氣中的氨氣成份后，水溶液變成氨水溶液，具有一定的腐蝕性，加劇了腐蝕程度。

氨水能腐蝕金屬有三個(gè)原因：一是金屬與金屬離子存在雙電平衡；二是氨分子可以與許多金屬離子形成穩(wěn)定的配離子；三是大氣中含有大量的氧分子。

具體地說，是由于氨可以與許多金屬離子形成比較穩(wěn)定的配離子，所以會(huì)使金屬離子與金屬單質(zhì)之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢降低，從而使金屬更容易被氧化而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。氨水對金屬的的腐蝕作用中，氨分子本身沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，真正腐蝕金屬的是大氣中的氧分子，NH3只是介質(zhì)，其作用是使得腐蝕更容易進(jìn)行。這與液氨對金屬的腐蝕有著本質(zhì)的區(qū)別。

4 問題處理

4.1 強(qiáng)度校核

將鐵銹清除后，對壁厚減薄部位進(jìn)行超聲波測厚，測得最薄處厚度為6.1mm。根據(jù)《TSGR7001-2013壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》規(guī)定，腐蝕深度超過腐蝕裕量、應(yīng)當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，經(jīng)查閱資料得到校核所需的參數(shù)，見表2

查閱上次全面檢驗(yàn)報(bào)告可知，上次實(shí)測筒體最小壁厚為7.8mm，3年實(shí)際減薄量為1.7mm，剩余壁厚按照實(shí)測最小值減去至下次檢驗(yàn)日期的腐蝕量，作為強(qiáng)度校核的壁厚。因此腐蝕裕量取1.7mm。

由此可見，剩余壁厚小于壁厚允許最小值，該容器壁厚不符合安全使用要求。

4.2 改造維修方案分析

該容器腐蝕減薄區(qū)域所剩余壁厚已無法滿足安全使用要求，建議使用單位將該區(qū)域筒體切割去除后再回補(bǔ)。這種維修方案成本低，時(shí)間短，但是切割時(shí)易損傷到內(nèi)部換熱管，且由于換熱管的存在，焊接后無法進(jìn)行射線檢測。

考慮到該容器已投用8年多，部件老化較為嚴(yán)重，換熱效果降低明顯。即使維修成功，繼續(xù)使用仍存在安全隱患。使用單位從安全、經(jīng)濟(jì)的角度考慮，最終決定將該容器拆除，更換為蒸發(fā)式冷凝器。

5 結(jié)論

為提高冷凝器使用壽命，保證企業(yè)生產(chǎn)安全，通過對該容器腐蝕泄漏的問題分析，我們可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）使用單位應(yīng)加強(qiáng)使用管理，建立管理制度，由持證人員負(fù)責(zé)定期對冷凝器進(jìn)行檢查，有遇到防腐層破損、脫落現(xiàn)象的，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)防腐層，及時(shí)消除銹蝕可能。

2）建立安全操作規(guī)程，在拆裝安全附件時(shí)，不宜暴力拆卸，以免損傷到密封面。

3）建立巡查制度，對于有漏氨現(xiàn)象的，應(yīng)高度重視，分析問題，查找原因，及時(shí)處理。不應(yīng)置之不理，使小問題嚴(yán)重化。

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