焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪防腐措施

1、焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪防腐措施 摘要：介紹了煤氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕現(xiàn)象，并簡單分析了腐蝕原因，還 提出了 8 項(xiàng)改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：離心式鼓風(fēng)機(jī)葉輪防腐中圖分類號 :th442 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :b文章編號 :1006-8155(2005)06-0022-03 abstract:corrosionphenomenonofgasblowerimpellerisintroduced,thecorros ivereasonisbrieflyanalyzed,and8itemsofimprovingmeasuresareputforward. keywords:centrifugalblowerimpelleran

2、ticorrosion1 引言我公司有 4 臺陜西鼓風(fēng)機(jī) (集團(tuán))有限公司生產(chǎn)的 d1150-1.3/0.95-1 型兩 級離心式煤氣鼓風(fēng)機(jī)。它的作用是不斷地將焦?fàn)t炭化室里煉焦過程中 所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣抽出，并壓送到回收車間進(jìn)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(yùn)行方式是 兩開兩備，單機(jī)輸送能力為 69000m3/h 。多年來風(fēng)機(jī)運(yùn)行不太穩(wěn)定， 一年倒機(jī)次數(shù)最多時竟超過 20 次，嚴(yán)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(fēng)機(jī)葉輪腐蝕引起的故障是主要問 題之一。2 腐蝕現(xiàn)象 風(fēng)機(jī)長年在有害介質(zhì)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，必然要受到腐蝕。轉(zhuǎn)子的腐蝕主要

3、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(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)行一個周期， 由于振動超標(biāo)故障停機(jī)而對其進(jìn)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(jī)組找過動 平衡后，停了相同周期。在啟動運(yùn)行時，往往由于轉(zhuǎn)子處于不平衡狀 態(tài)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動加劇而被迫停機(jī)。若檢查也能清掃出大量腐蝕產(chǎn)物， 且比運(yùn)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(diǎn)蝕，致使轉(zhuǎn)子每隔 23年就得報(bào)廢換新， 腐蝕率最大能達(dá) 2mm/ 年。備用機(jī)組更為嚴(yán)重。 制造廠設(shè)計(jì)的葉輪為前后、盤與葉片焊接而成，在進(jìn)風(fēng)口處每個葉片 都留有 100mm 長度未進(jìn)行焊

4、接而形成了間隙， 造成葉輪靜止時產(chǎn)生縫 隙腐蝕，葉輪運(yùn)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(fēng)機(jī)運(yùn)行時因調(diào)速系統(tǒng)故障停機(jī)，更換停了 6 個月的備用風(fēng)機(jī)后運(yùn) 行，在運(yùn)行幾小時后該風(fēng)機(jī)發(fā)生異常聲音，振動劇烈，又被迫停機(jī)。 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(diǎn)，深層凸起， 底層銹蝕，清掃的腐蝕產(chǎn)物質(zhì)量達(dá) 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(yán)重失衡，導(dǎo)致報(bào)廢。3 腐蝕原因分析 風(fēng)機(jī)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 80120 粗苯 30 45 氨 69

5、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 0.10.15 硫醇 約 0.01 二氧化硫 約 0.1 萘 約10乙烯1326丙烯約11氯化物約1乙炔1.22.3氫氣4554甲烷170210乙烷同系物1226 一氧化碳 6388 二氧化碳 3959 氮?dú)?5125 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(qiáng)。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，

6、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90C以下，而破裂最敏感的溫度為2050C。風(fēng)機(jī)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?qiáng)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

7、使所有實(shí)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(dāng)介質(zhì)中有nh3-co2-h2s-h2o時，系統(tǒng)會增大對金屬的腐蝕速率?？傊@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(qiáng)烈。這是由于混合氣體介質(zhì)在金屬表面進(jìn)行著多元不均勻的化學(xué)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

8、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(xué)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(jī)械性能和物理性 能外，還應(yīng)注重其化學(xué)性能。風(fēng)機(jī)葉輪最好的材質(zhì)當(dāng)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?yàn)樵谶@種鋼的表 面上形成了一層致密的feo cr2o3、nio cr2o3或nio fe2o3之類的氧化物 保護(hù)膜的緣故。寶鋼的風(fēng)機(jī)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(dá)到了防腐目的。但這種方 法國內(nèi)采用較少，因?yàn)樗庸し?/p>

9、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(yuǎn)遠(yuǎn)超過葉輪本身， 所以費(fèi)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(fèi)用都會大大下降，但費(fèi)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(xué)鍍 ni-p 合金經(jīng)過論證選擇了化學(xué)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?；瘜W(xué)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

10、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(xué)及電化學(xué)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(xué)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(qiáng)于硬鉻。它確 實(shí)是一種綜合性能優(yōu)良的防腐防磨材料，且工藝簡單、化學(xué)鍍 ni-p 合 金工期短、成本低

11、、見效快。4.3用n2保壓保護(hù)在風(fēng)機(jī)備用機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下， 由于風(fēng)機(jī)前、后閥門關(guān)不嚴(yán)會產(chǎn)生泄漏， 致使機(jī)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(dāng)嚴(yán) 重，其危害性也很大，所以采用 n2 保壓保護(hù)方法。 從風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥后、出口閥前兩點(diǎn)向機(jī)殼內(nèi)通 n2，n2 壓力保持在風(fēng)機(jī)軸 封處有 n2 微微冒出即可，使機(jī)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(yàn)，并記錄。這樣做的好處有兩點(diǎn)：其一，機(jī)殼 內(nèi)始終充滿n2，粗煤氣進(jìn)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(fēng)機(jī)而不需做 含氧分析，縮短了倒機(jī)時間，減少了對生產(chǎn)的影響。但是

12、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(yùn)行安全監(jiān)護(hù)工作。 4.4葉輪焊接時葉片滿焊 風(fēng)機(jī)制造廠家設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)葉輪為焊接結(jié)構(gòu)，而在葉輪前、后盤進(jìn)風(fēng)口 處每個葉片都留有 100mm 長度未進(jìn)行焊接。 要求制造廠家對葉輪的每 個葉片都進(jìn)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(jī)組運(yùn)行率的均衡性 以前風(fēng)機(jī)管理是重在用輕備用的管理。在用風(fēng)機(jī)要運(yùn)行到故障發(fā)生或 有故障征兆時才換備用機(jī)運(yùn)行，這時在用機(jī)才能停下檢修而成為備用 機(jī)。這樣在用機(jī)運(yùn)行狀況好的時候能連續(xù)運(yùn)行 9 個月，該備用機(jī)也只 能停機(jī)做備用 9 個月。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多次表明備用機(jī)靜

13、止的葉輪腐蝕速率 要比運(yùn)行的葉輪大，備用機(jī)靜止時間越長、腐蝕越嚴(yán)重，以至于備用 機(jī)備用久了到該啟動運(yùn)行時卻由于轉(zhuǎn)子腐蝕不平衡而起不到作用。因 此備用機(jī)組不要停得時間太長，在用和備用機(jī)組運(yùn)行率的均衡性應(yīng)引 起重視。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，要求在用風(fēng)機(jī)運(yùn)行周期 3 個月左右后必須更換備用機(jī)運(yùn)行 或者該備用風(fēng)機(jī)被用 3 個月后必須換在用機(jī)。使在用機(jī)和備用機(jī)交替 運(yùn)行，有恰當(dāng)合理的周期。在用機(jī)停機(jī)后進(jìn)行揭機(jī)蓋維護(hù)，逐片檢查 風(fēng)機(jī)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(yàn)，最終各項(xiàng)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(jī)蓋作備用機(jī)組。這樣既能 保證在用

14、機(jī)組始終在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，又使得備用機(jī)組備用的時間不 會過長。如果備用機(jī)組超過 3 個月還沒換機(jī)運(yùn)行，就要重新揭蓋維護(hù) 檢查。加強(qiáng)和重視備用機(jī)組的管理，提高備用機(jī)組的備用可靠性，使 在用機(jī)組和備用機(jī)組的運(yùn)行率基本達(dá)到均衡。4.6 消除泄漏 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由于長年的運(yùn)行及煤氣成份隨配煤比的變化波動，使風(fēng)機(jī)后 管道內(nèi)和風(fēng)機(jī)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(yán)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(yán)，致使停機(jī)時煤氣倒灌，整個機(jī)殼內(nèi) 充滿煤氣，不僅使備用機(jī)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

15、做好準(zhǔn)備工作的同時，從 生產(chǎn)工藝上選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)，對 4臺風(fēng)機(jī)后的直徑© 1200煤氣閥門進(jìn) 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(jìn)行沖洗，防止焦油渣等殘留物在管道內(nèi)沉積；對機(jī)后的幾百米直徑© 1200煤氣管進(jìn)行重新架設(shè)并及時切換。解決了機(jī)后管道阻力大，腐蝕嚴(yán)重及出口閥門關(guān)不嚴(yán)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(xué)反應(yīng)一樣，溫度升高，反應(yīng)速度就會加快。這是 因?yàn)榻橘|(zhì)的溫度升高，使內(nèi)能增大，擴(kuò)散速度增加，促使腐蝕反應(yīng)加 快。經(jīng)過調(diào)研把該風(fēng)機(jī)改為高壓變頻調(diào)速， 使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷而調(diào)整， 減小了煤氣通過風(fēng)機(jī)

16、加壓而造成的溫升。改造后風(fēng)機(jī)出口煤氣溫度要 比改造前降低約10C。在操作管理中，還改變了以前在開機(jī)前用蒸汽 對風(fēng)機(jī)進(jìn)行盤車的陋習(xí)，這種陋習(xí)要堅(jiān)決杜絕。4.8 增設(shè)電動盤車裝置 以前，風(fēng)機(jī)停下來備用是不盤車的。由于備用時間長，機(jī)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(jī)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(jī)組增設(shè)了一套電動盤車裝置，就是在風(fēng)機(jī)停機(jī)維護(hù) 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(yàn)，堅(jiān)持風(fēng)機(jī)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