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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(jiǎn)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(hào):TH442文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1006-8155(2005)06-0022-03 Abstract:Corrosionphenomenonofgasblowerimpellerisintroduced,Thecorrosivereasonisbrieflyanalyzed,and8itemsofimprovingmeasuresareputforward. Keywords:CentrifugalblowerImpellerAnticorrosion 1引言 我公司有4臺(tái)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(jí)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(guò)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(kāi)兩備，單機(jī)輸送能力為69000m3/h。多年來(lái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行不太穩(wěn)定，一年倒機(jī)次數(shù)最多時(shí)竟超過(guò)20次，嚴(yán)重影響了煤氣的正常輸送，給公司生產(chǎn)帶來(lái)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(wèn)題之一。 2腐蝕現(xiàn)象 風(fēng)機(jī)長(zhǎng)年在有害介質(zhì)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，必然要受到腐蝕。轉(zhuǎn)子的腐蝕主要發(fā)生在葉輪的前盤(pán)、后盤(pán)和葉片上，其材質(zhì)分別為35CrMo和30CrMnSi。當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)行一個(gè)周期，由于振動(dòng)超標(biāo)故障停機(jī)而對(duì)其進(jìn)行檢查清掃時(shí)，能在前后盤(pán)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(guò)動(dòng)平衡后，停了相同周期。在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，往往由于轉(zhuǎn)子處于不平衡狀態(tài)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(lái)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2～3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(pán)與葉片焊接而成，在進(jìn)風(fēng)口處每個(gè)葉片都留有100mm長(zhǎng)度未進(jìn)行焊接而形成了間隙，造成葉輪靜止時(shí)產(chǎn)生縫隙腐蝕，葉輪運(yùn)行時(shí)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(shí)因調(diào)速系統(tǒng)故障停機(jī)，更換停了6個(gè)月的備用風(fēng)機(jī)后運(yùn)行，在運(yùn)行幾小時(shí)后該風(fēng)機(jī)發(fā)生異常聲音，振動(dòng)劇烈，又被迫停機(jī)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)前、后盤(pán)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(jí)葉輪1個(gè)葉片折斷，并打壞了高壓級(jí)葉輪的2個(gè)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80～120粗苯30～45氨6～9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0.1～0.15硫醇約0.01二氧化硫約0.1萘約10乙烯13～26丙烯約11氯化物約1 乙炔1.2～2.3氫氣45～54甲烷170～210乙烷同系物12～26一氧化碳63～88二氧化碳39～59氮?dú)?～125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(duì)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，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90℃以下，而破裂最敏感的溫度為20～50℃。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(shí)，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(gè)分子的硫酸并不只腐蝕一個(gè)原子的鐵，有資料表明,一個(gè)分子的硫酸至少要腐蝕100個(gè)原子鐵，可見(jiàn)二氧化硫?qū)饘俑g影響很大。 氯化物是含有鹵素的陽(yáng)離子氧化劑，幾乎能使所有實(shí)用金屬增加腐蝕。在陽(yáng)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)增大對(duì)金屬的腐蝕速率。 總之，這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(pán)和葉片發(fā)生腐蝕。它們對(duì)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(zhǎng)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(guò)12%時(shí)就會(huì)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FeOCr2O3、NiOCr2O3或NiOFe2O3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(guó)內(nèi)采用較少，因?yàn)樗庸し椒◤?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(guò)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(huì)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(guò)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。 化學(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，原子呈短程有序結(jié)構(gòu)，沒(méi)有晶界、位錯(cuò)、層錯(cuò)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(guò)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(jiǎn)單、化學(xué)鍍Ni-P合金工期短、成本低、見(jiàn)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(mén)關(guān)不嚴(yán)會(huì)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(duì)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(lái)，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(kāi)備用風(fēng)機(jī)而不需做含氧分析，縮短了倒機(jī)時(shí)間，減少了對(duì)生產(chǎn)的影響。但是要制定相應(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(shí)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(pán)進(jìn)風(fēng)口處每個(gè)葉片都留有100mm長(zhǎng)度未進(jìn)行焊接。要求制造廠家對(duì)葉輪的每個(gè)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(shí)才換備用機(jī)運(yùn)行，這時(shí)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(shí)候能連續(xù)運(yùn)行9個(gè)月，該備用機(jī)也只能停機(jī)做備用9個(gè)月。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多次表明備用機(jī)靜止的葉輪腐蝕速率要比運(yùn)行的葉輪大，備用機(jī)靜止時(shí)間越長(zhǎng)、腐蝕越嚴(yán)重，以至于備用機(jī)備用久了到該啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)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(shí)間太長(zhǎng)，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(gè)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(gè)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(jí)、低壓級(jí)葉片厚度、焊縫狀態(tài)及腐蝕損傷情況，對(duì)轉(zhuǎn)子做動(dòng)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(shí)間不會(huì)過(guò)長(zhǎng)。如果備用機(jī)組超過(guò)3個(gè)月還沒(méi)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(zhǎng)年的運(yùn)行及煤氣成份隨配煤比的變化波動(dòng)，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(mén)底部，除沉積物堵塞外，還造成閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)，致使停機(jī)時(shí)煤氣倒灌，整個(gè)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(shí)帶來(lái)危險(xiǎn)。針對(duì)這一情況，在充分做好準(zhǔn)備工作的同時(shí)，從生產(chǎn)工藝上選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，對(duì)4臺(tái)風(fēng)機(jī)后的直徑Φ1200煤氣閥門(mén)進(jìn)行了清掃或更換；并在每個(gè)閥前增設(shè)了DN25的氨水沖洗口，定期利用熱氨水對(duì)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(duì)機(jī)后的幾百米直徑Φ1200煤氣管進(jìn)行重新架設(shè)并及時(shí)切換。解決了機(jī)后管道阻力大，腐蝕嚴(yán)重及出口閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)使煤氣泄漏的問(wèn)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(huì)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(guò)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(guò)風(fēng)機(jī)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10℃。在操作管理中，還改變了以前在開(kāi)機(jī)前用蒸汽對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行盤(pán)車的陋習(xí)，這種陋習(xí)要堅(jiān)決杜絕。 4.8增設(shè)電動(dòng)盤(pán)車裝置 以前，風(fēng)機(jī)停下來(lái)備用是不盤(pán)車的。由于備用時(shí)間長(zhǎng)，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(kāi)機(jī)前，盤(pán)車盤(pán)不動(dòng)或難盤(pán)動(dòng)的現(xiàn)象，因此采用蒸汽盤(pán)車。后來(lái)，為了解決這問(wèn)題，每班必須人工盤(pán)車一次。該方法雖比不盤(pán)車好一些，但仍是間斷的不連續(xù)的，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)盤(pán)不動(dòng)現(xiàn)象，且人工操作有一定隨意性，很難控制。為此，每臺(tái)機(jī)組增設(shè)了一套電動(dòng)盤(pán)車裝置，就是在風(fēng)機(jī)停機(jī)維護(hù)檢修結(jié)束后，即開(kāi)啟電動(dòng)盤(pán)車裝置，以6r/min速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持風(fēng)機(jī)盤(pán)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(shí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生下?lián)献冃蔚目赡苄裕蝗菧p少了人工工作量，使盤(pán)車連續(xù)可靠。 5結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行來(lái)看，效果十分顯著。轉(zhuǎn)子腐蝕問(wèn)題基本得到解決。因葉輪腐蝕而引起的故障下降為零，保證了機(jī)組運(yùn)行正常、煤氣輸送正常，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。實(shí)踐證明，這些防腐措施都是切實(shí)可行的，卓有成效的，也為同行們提供了解決風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕的經(jīng)驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) [1]田永奎.金屬腐蝕與防護(hù).機(jī)械工業(yè)出版社，1995. 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