??? (1)腐蝕部位集中在下管板和下管板之上500mm段的所有列管。
??? (2)從外觀上看，下管板及其以上500mm列管均已失去了原有的不銹鋼金屬光澤而變成了黑褐色，且表面有大量不規(guī)則的粗裂紋。尤其是在下管板的上方250mm處的列管已經完全失去了鋼的韌性，大部分列管在此部位被拉斷，且管子表面布滿沿經向分布的裂紋，輕敲此處管子就會破裂。
??? (3)被腐蝕的斷面均呈黑青色，這說明已經是深度化學腐蝕，而非通常意義上的表面化學腐蝕。
??? (4)沿列管由下往上，列管同一截面上被腐蝕的程度呈現出管內大于管外的趨勢，而沿列管的軸向自下往上的腐蝕程度則依次呈重度、輕度、點蝕(孔蝕)再到正常的漸進趨勢。由此可以看出，甲交列管腐蝕過程是由下而上和由管內至管外進行的，腐蝕的活性物質應來自管內的半水煤氣。
??? (5)殼體及封頭部位的腐蝕情況尚在正常范圍內。

??? 2　甲交腐蝕原因分析
??? 2.1　腐蝕原因的大致定性
甲交損壞后進行了解體，從各方面情況綜合分析，可以作如下判斷:(1)可以排除單純的應力破壞，因為不可能導致材料化學性質的變化。(2)可以排除半水煤氣氣體介質中酸性氣體組份對金屬表面產生氧化-還原反應造成的電化腐蝕的破壞。因為在甲交運行的環(huán)境中，難以發(fā)生單質鐵與這2種酸性氣體形成的酸進行置換反應，這一反應即使存在也應屬于電偶腐蝕，即作為陰極的碳鋼殼體和碳鋼封頭被腐蝕，而不會是作為陽極的具有致密氧化膜保護的不銹鋼列管和不銹鋼管板遭腐蝕。(3)應該是電化腐蝕和應力腐蝕同時作用的結果。
??? 2.2“氯脆”是不銹鋼芯甲交損壞的主因
??? 根據現場勘察并綜合甲交運行環(huán)境、不銹鋼的適用條件等分析，認為這次甲交損壞完全符合鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼的“氯脆”腐蝕而產生的應力腐蝕破裂的3個特征。(1)環(huán)境特征。鐵素體不銹鋼(Fe-Cr-C)或奧氏體不銹鋼(Fe-Cr-Ni-C)發(fā)生應力腐蝕破裂的環(huán)境條件是有氯離子或氯化物+蒸汽、溫度>70℃。生產過程中不但溫度達200℃以上，而且還是高濃度的氯化物和水蒸氣同時存在，從而使不銹鋼遭受氯腐蝕速度加劇。(2)應力特征。拉應力是應力破裂的首要前提，而甲交列管內外壓差只有0.3MPa，其對列管的應力破壞很小，拉應力應來自半水煤氣帶水(水溫<130℃)或者是半水煤氣溫度驟然降低，下管板和列管突然收縮而產生強大的拉應力，殼體上的膨脹節(jié)不能迅速補償，致使甲交下管板和列管產生疲勞裂紋。這種裂紋的出現不僅降低了材料的強度，更主要的是破壞了材料表面的氧化(鈍化)膜，為活性物質進行化學腐蝕創(chuàng)造了條件。(3)開裂形式特征。應力破裂的裂紋通常垂直于拉應力的作用方向，從外觀上看，甲交被腐蝕部位的粗裂紋正好與拉應力方向垂直。依據以上特征分析，可以認為是不銹鋼發(fā)生了“氯脆”過程和應力腐蝕破裂，最終造成換熱器損壞
??? 2.3　Cl^-對不銹鋼的腐蝕
??? 當介質中存在Cl-等活性離子時，Cl^-可在不銹鋼的某些脆弱區(qū)域(裂紋處)逐步置換不銹鋼鈍化膜(金屬氧化物)中的氧并轉變成可溶性金屬氯化物。受到面部破壞的和周圍仍處于鈍化狀態(tài)的區(qū)域與陰極相連接，形成了大陰極小陽極的腐蝕電池，加劇了微陽極的腐蝕溶解。同時由于微陽極周圍都是鈍化膜，腐蝕只能縱向深入，造成具有局部性質的孔蝕。在甲交的運行環(huán)境中，當列管和下花板遭有強大拉應力作用而材料表面產生深度裂紋時，其表面的氧化膜遭到破壞，“新鮮”的金屬面暴露在半水煤氣介質中，失去了氧化膜保護的金屬原子，尤其是鐵原子，在高溫條件下會立即被半水煤氣中所含的O2氧化成金屬氧化物，隨即金屬氧化物中的氧原子又迅速被Cl^-所置換，轉化成可溶性的金屬氯化物。整個腐蝕步驟大致如下:第一步拉應力造成原始氧化膜損壞；第二步氧化膜被氯化(2MeO+4Cl^-=2MeCl₂+O₂+4e);第三步鐵原子被氧化(2Fe+O₂=2FeO);第四步FeO被轉化成可溶性的FeCl₂(2FeO+4Cl^-=2FeCl₂+O₂+4e)。
??? 2.4　Cl^-的來源
??? 由圖2可知，Cl^-來自飽和熱水塔的循環(huán)軟水，而軟水是通過自來水經陽離子交換樹脂軟化獲得，其軟化過程會造成軟水含有一定量的Cl^-。在飽和塔中，來自熱水塔的軟水將半水煤氣加熱、加濕，液相中Cl^-被濃縮，整個系統(tǒng)中存在Cl^-。
??? 2.5　Cl^-進入甲交的途徑
??? 流程中的飽和塔為 1400mm的波紋篩板塔。近年來，隨著生產負荷的不斷提高，飽和塔的空速幾乎接近了泛點氣速，造成飽和塔出口半水煤氣有可能經常性帶出含氯水沫。另外，由于捕沫器、汽水分離器、蒸汽混合器等設備不太完善，使半水煤氣很容易將夾帶有Cl-的水沫直接帶入換熱器。
??? 2.6　腐蝕部位的分析
??? 當含有一定量Cl-的水沫隨半水煤氣進入甲交下封頭后，部分水沫立即與下管板發(fā)生撞擊，其余的水沫繼續(xù)隨氣流進入列管，并碰撞管壁。碰撞到下管板和列管下端管壁上的水沫立即被加熱，水分被蒸發(fā)，Cl^-被濃縮，伴隨著這一短暫傳熱傳質過程進行的同時，在高溫條件(管壁溫度在250℃以上)高濃度的Cl-與不銹鋼中的金屬氧化物發(fā)生化學反應生成金屬氯化物，使不銹鋼變性。這就是甲交下管板及其上部的列管被Cl-腐蝕的原因。從腐蝕部位剝取的樣品分析結果看，列管內壁粉狀物中含氯>8.2%，不僅證實了系統(tǒng)中氯元素的存在，而且含量很高。

??? 3　結語
??? 綜上所述，該甲交的損壞是“氯脆”及應力腐蝕所造成。而合成氨變換工序的換熱器(甲交)的運行大都面臨如下惡劣環(huán)境:(1)冷介質溫度波動大，換熱器長期處在較大的交變應力下運行。(2)冷介質容易夾帶含氯水沫。(3)熱介質可能處在露點狀態(tài)。(4)介質氣中含有形成化學電池液的酸性氣體CO₂、H₂S。(5)介質氣中含有O₂(氧化劑)，腐蝕過程的氧化-還原反應因此得以連續(xù)進行。因為上述復雜而多變的原因，各合成氨廠變換換熱器的損壞大多很頻繁。因此采取科學的防護措施，不但可節(jié)約設備投資，還會為生產贏得寶貴的時間。
??? 為此，近幾年來圍繞變換換熱器的安全運行進行了如下有效防護:(1)加強和改進了軟水處理工藝，確保軟水品質。(2)提高水蒸氣品質，降低蒸汽含氯量。(3)只向變換系統(tǒng)添加不含氯的蒸汽冷凝液。(4)完善變換工序的流程配置，恢復了飽和塔的捕沫器、增設換熱器前的半水煤氣汽水分離器。(5)2004年4月更新了1臺雙管程浮頭式管板換熱器。總之，通過上述改造和防護，2年來的運行效果比較理想。