高纯铝成品酸冷却器腐蚀原因分析及防范措施

黄林林，李亚平

（中国石油兰州石化公司化肥厂，甘肃 兰州730060）

     ［摘  要］成品酸冷却器是浓硝酸装置的主要设备之一，其主要腐蚀类型为外表面的点腐蚀、内表面的均匀腐蚀、焊缝的晶间腐蚀等，点腐蚀会导致高纯铝管腐蚀穿孔，均匀腐蚀会造成铝管壁厚减薄，严重影响浓硝酸装置的稳定运行。针对兰州石化公司化肥厂150 kt/a浓硝酸装置成品酸冷却器的点腐蚀和均匀腐蚀问题进行原因分析，采取涂层防腐、优化工艺操作等措施后，有效地缓解了成品酸冷却器的腐蚀问题。

［关键词］成品酸冷却器；高纯铝；点腐蚀；均匀腐蚀；原因分析；防范措施

［中图分类号］TQ111.26⁺3  ［文献标志码］B  ［文章编号］1004-9932（2018）03-0065-04

1  概  述

兰州石化公司化肥厂150 kt/a浓硝酸装置由山东化工规划设计院设计，采用以60%稀硝酸为原料在脱水剂作用下蒸馏制取的98%浓硝酸的间硝法（硝酸镁浓缩法）生产工艺。成品酸冷却器（C10103）作为浓硝酸装置的关键换热设备之一，其作用是将漂白塔塔底的98%成品浓硝酸由50～80 ℃冷却至10～50 ℃后送入浓硝酸中间槽，最后送往成品浓硝酸罐。成品酸冷却器为蛇管喷淋式换热器，蛇管共6组13层，其技术参数见表1。

铝对低温浓硝酸具有突出的耐腐蚀性能，是浓硝酸设备最常用的材料，且其纯度越高耐腐蚀性能越好，因而成品酸冷却器材质选用了最高纯度的1A99高纯铝（旧牌号LG5），其化学成分为Al 99.99%、Si 0.003%、Fe 0.003%、Cu 0.005%。

表1  成品酸冷却器的技术参数

铝之所以耐常温浓硝酸的腐蚀，是因为铝遇浓硝酸后会在铝材表面生成一层致密的氧化膜（Al₂O₃），即发生了钝化，从而阻止浓硝酸与铝材的接触，使进一步的腐蚀难以进行。此外，铝在大气中或水溶液中放置一段时间后，其表面也能生成一层致密的氧化膜，氧化膜的结构视介质条件而异：在大气或低于 80 ℃的水溶液中，生成的氧化膜为贝利体（Al₂O₃·3H₂O），氧化膜的结构为非晶态；在 80 ℃以上的水溶液中，生成的膜为勃姆体（Al₂O₃·H₂O或AlOOH），氧化膜的结构为晶体结构；在高于200 ℃的水溶液中，生成的膜为Al₂O₃。

2  成品酸冷却器的腐蚀状况

成品酸冷却器主要腐蚀类型为外表面的点腐蚀、内表面的均匀腐蚀以及焊缝的晶间腐蚀。我厂成品酸冷却器投运半年后，铝管外表面出现小而深的蚀孔，蚀孔深度为0.5～1.0 mm，蚀孔直径为0.2～0.5 mm；此外，蚀孔表面还附着有直径0.5～3.0 mm的灰白色垢状物。

随着成品酸冷却器运行时间的延长，高纯铝管壁厚（原始壁厚为5 mm）逐渐减薄，蚀孔直径、深度不断扩展，铝管相继出现腐蚀穿孔泄漏，焊缝多处发生泄漏，管程内98%的浓硝酸漏入循环水侧，影响循环水的pH，最终浓硝酸装置被迫停车；同时，由于泄漏的浓硝酸被循环水稀释而变成稀硝酸，而铝耐稀硝酸腐蚀性能差，从而加剧了泄漏部位的腐蚀。成品酸冷却器投运4 a后，壁厚减薄严重：2015年7月23日A套成品酸冷却器铝管测厚数据见表2；2015年12月成品酸冷却器腐蚀漏点达20多处，严重制约着浓硝酸装置的稳定运行。鉴于成品酸冷却器的腐蚀状况，2016年大检修期间对其进行了整体更换。

更多内容详见《中氮肥》2018年第3期