渗铝管在冷换热器中的应用

　　在硫酸装置的转化工序,换热设备的腐蚀问题仍很严重,尤其是冷换热器,由于工作温度较接近三氧化硫的露点,更易遭受腐蚀。我厂冷换热器规格为<3 110 mm×10 mm×9 540 mm ,内有3 115根换热管,材质为10 #钢,规格为<38 mm×315 mm×6 000 mm。三氧化硫气体走管程,二氧化硫气体走壳程。管程三氧化硫气体进口温度为450℃,出口温度为280℃;壳程二氧化硫气体进口温度为40℃,出口温度为250℃。

　　我厂冷换热器腐蚀严重,投运四五年后即开始出现泄漏,停车检修频繁,于是1983年对该换热器的换热管进行渗铝处理。当时采用的渗铝工艺为:管件酸洗—碱洗—表面助镀—干燥—热浸铝—扩散渗铝—水洗晾干。酸洗及碱洗是为了除去管件表面的油污和锈迹,表面助镀是为了使钢件露出活性金属表面,以保证热浸时铝原子能够直接渗入金属。热浸铝在立式地下电加热炉内进行,将铝锭熔化使铝原子渗入到钢管的内、外壁上。扩散渗铝在高温扩散炉内进行,在加热的条件下使铝原子向基体内部扩散,然后对管件进行空冷,使晶粒细化,以改善其机械性能。渗铝结束后,用水洗去管件表面杂物并晾干。

　　渗铝完毕后进行组装,发现管端因渗铝产生气孔而难以与管板焊接,后将两端车去30 mm长渗铝层方解决问题。由此得出经验,管子两端不要渗铝以保证焊接质量。

　　冷换热器渗铝后使用情况良好,曾3次割开人孔进行检查,均没发现腐蚀现象。1998年7月我厂进行技术改造,由硫铁矿制酸改为硫磺制酸,冷换热器壳程介质由二氧化硫改为干燥空气,管程三氧化硫进口温度为300℃,出口温度为160℃,均较以前低。改造前我们在冷换热器进出口处各选10根管子测量壁厚,发现平均腐蚀速率为0.007 4 mm/ a ,换热器完全可以继续使用。硫酸装置的改造至今已有3年多了,冷换热器仍未发生腐蚀泄漏,运行平稳。由此看来,硫酸装置换热器经渗铝处理后使用20～25年是没有问题的。由于每年可节约大量的维修费用,生产成本大幅度降低。