王国清，左昌，李鸿，程晋兴
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］伊犁新天煤化工有限责任公司20×108 m3/a煤制天然气装置设有22台赛鼎工程（鲁奇）碎煤加压气化炉（正常生产中十八开四备），设计操作压力4.0 MPa、操作温度850～950 ℃。针对运行过程中碎煤加压气化炉内筒体严重腐蚀减薄问题，在深入分析新疆伊犁长焰煤特性及其腐蚀机理的基础上，明确了业内主流防护手段之Inconel 625合金堆焊层的失效机制，并提出了一种基于哈氏合金H22结合带极电渣堆焊的新型长效防腐蚀解决方案。2025年3月新天煤化开始创新性地采用该新型防腐方案对2台气化炉实施“下锥体整体更换”工程应用（计划于2026—2030年逐步推广应用至其他20台气化炉）。工程应用情况表明，气化炉内筒体堆焊层使用寿命可由3 a延长至6 a以上，年均可节约运维成本550万元。本研究通过系统的焊接工艺评定、腐蚀性能测试与微观组织分析验证了哈氏合金H22相较于Inconel 625合金的优越性，并通过工程应用验证了其长效防腐效果，可为高腐蚀性氛围下鲁奇气化炉内筒体防护提供一套从理论机制到工程实践的全套解决方案，对行业技术进步具有重要的示范与引领作用。
［关键词］碎煤加压气化炉；内筒体快速腐蚀减薄；腐蚀机理；伊犁长焰煤；Inconel 625堆焊层失效；哈氏合金H22带极堆焊；下锥体整体更换；效益分析
［中图分类号］TQ545 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）03-0001-06
0 引 言
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）20×108 m3/a煤制天然气装置气化系统设有22台赛鼎工程（鲁奇）碎煤加压气化炉（正常生产中十八开四备），设计操作压力为4.0 MPa、操作温度为850～950 ℃；自2017年投料试车以来，碎煤加压气化炉（Φ4 000 mm）内筒体出现了异常的快速腐蚀减薄现象，而内筒体作为隔离高温粗煤气与加压循环冷却水的关键边界，其结构完整性直接关乎整台气化炉的安全运行。现场检测数据显示，内筒体设计厚度为28～30 mm，但腐蚀最为严重的直筒段（自下而上）0～1 000 mm区域实测最薄处厚度已降至15 mm，膨胀弯部位最薄处仅为6 mm，大齿轮小水套区域更是出现局部厚度仅2 mm的极端减薄，远低于安全阈值，严重威胁设备的本质安全，其直接后果是气化炉检修工作量急剧增加与运行周期显著缩短——单台气化炉检修工期由原定的50 d被迫延长至90～105 d，导致气化炉备用率严重不足，气化炉在线率无法满足煤制天然气装置连续、满负荷生产需求。
碎煤加压气化技术（固定床鲁奇气化技术）为煤制天然气（SNG）领域的核心工艺，而天然气在我国能源结构中占据着重要地位。国内同行业针对碎煤加压气化炉内筒体严重腐蚀问题，已进行了多年的探索与实践：早期的防护措施包括贴板加固、耐火浇注料防护等，但效果均不理想；近年来，镍基合金堆焊技术逐渐成为主流防护手段，以Inconel 625合金的应用最为广泛。研究表明，气化炉内筒体的腐蚀行为与原料煤特性密切相关。新疆伊犁长焰煤因其特殊的形成地质条件，其煤质特性对气化炉内筒体腐蚀过程产生了显著影响，造成新天煤化气化炉内筒体腐蚀速率比业内同类型气化炉腐蚀速率快2.0～2.5倍，采用Inconel 625合金堆焊防腐技术处理气化炉内筒体后，通常气化炉在连续运行约2.5～3.0 a便会出现堆焊层鼓包、开裂、剥落乃至失效等问题，无法实现长效防护。
针对上述瓶颈问题，新天煤化在深入分析伊犁长焰煤特性及腐蚀机理的基础上，创新性地提出采用哈尔滨威尔焊接有限责任公司的哈氏合金H22（相当于国外的Hastelloy C22哈氏合金）结合带极电渣堆焊的综合解决方案，通过系统的焊接工艺评定、腐蚀性能测试与微观组织分析，验证了哈氏合金H22相较于Inconel 625合金的优越性，并通过工程应用验证了其长效防腐效果。以下对有关情况作一介绍。
1 新疆伊犁长焰煤煤质特性及其腐蚀性分析
1.1 伊犁长焰煤煤质特性
新疆伊犁长焰煤作为一种特殊煤种，其化学成分与物理特性对碎煤加压气化炉内筒体的腐蚀行为有着决定性的影响。据新疆伊犁长焰煤煤质分析数据（见表1），其具有“一高一低两富”的特点——高挥发分、低热值、富碱金属、富卤素元素，这些特性共同构成了一个对气化炉内筒体极具侵蚀性的化学物理环境。
1.2 煤质特性与腐蚀过程的关联机制
1.2.1 卤素诱导腐蚀的根源
伊犁长焰煤中相对较高的Cl含量（0.07%～0.15%）、F含量（141～200 μg/g）是导致碎煤加压气化炉内筒体灾难性腐蚀的关键因素。气化过程中，这些卤素元素会转化为HCl、HF以及碱金属氯化物（NaCl、KCl），在高温下破坏合金表面的保护性氧化膜（主要是Cr2O3），引发自催化性的“循环氯化”腐蚀。
1.2.2 硫酸盐热腐蚀的促成因素
伊犁长焰煤灰分中较高的（Na2O+K2O）含量（4%～8%）与硫分结合，在气化炉运行温度（850～950 ℃）下形成Na2SO4-K2SO4低共熔混合物（熔点约650～800 ℃），其在内筒壁面沉积形成熔融盐膜，通过“酸性熔融”机制溶解保护性氧化膜。
1.2.3 磨损-腐蚀协同效应的加剧
伊犁长焰煤灰分中的石英（SiO2，约39%）、刚玉（Al2O3，约22%）等硬质矿物相，在炉箅转动搅拌下对内筒体壁面形成持续的物理冲刷与微切削作用，这种机械磨损破坏了金属表面的钝化膜，使新鲜金属不断暴露于腐蚀环境中，产生了显著的磨损-腐蚀协同效应。
2 气化炉内筒体多机制耦合腐蚀机理研究
碎煤加压气化炉内筒体，特别是其下半部炉箅以上的灰渣区，是一个典型的“气-固-液（熔盐）”多相流共存的高温高压极端环境，其腐蚀并非单一机制作用，而是多种化学、电化学与物理过程复杂耦合的结果。
2.1 高温氧化与退化性氧化膜
在850～950 ℃的高温下，内筒体母材（Q245R/Q345R）或堆焊层合金表面通过选择性氧化形成以Cr2O3为主的保护性氧化膜，然而，在气化炉特定环境中，此过程呈现“退化性”特征，具体分析如下。
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