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加氢反应器是用于高压、高温的临氢工况下工作的炼油工艺核心装备，是加氢工艺过程或加氢装置的关键设备。其操作条件非常苛刻，技术难度大，制造技术要求高，造价高昂。因此对该设备无论在设计上还是使用上都给予高度的重视[1] 。但是多次发现运到现场的加氢设备内壁不锈钢堆焊层出现锈蚀问题。笔者对此问题进行了专项的跟踪探究，并提出了一些在工艺安排及生产过程中应注意及改进要点，以便能解决此问题，提升产品内在品质。 1 不锈钢在加氢反应器上的应用1.1 加氢反应器的堆焊材料
由于热壁加氢反应器外壳材料，在高温高压条件下不能承受氢和硫化氢的腐蚀。 因此，提出了在热壁加氢反应器内壁上堆焊耐腐蚀不锈钢层的技术措施。 不锈钢可分为奥氏体和铁素体两种类型，加氢反应器内部堆焊层为奥氏体不锈钢。 目前该产品的具体应用是单层堆焊和双层堆焊两种结构，单层堆焊仅堆焊一层347L奥氏体不锈钢；双层堆焊是将一层309L成分的不锈钢作为过渡层，再由一层不锈钢347L组成。 采用单层或双层结构，关键是焊接工艺应保证
不锈钢内壳设计条件的性能要求[2]。
1.2 不锈钢的耐腐蚀原理及其失效原因
不锈钢的耐腐蚀性，主要是由于表面覆盖了一层非常薄（约1nm）致密钝化膜，将腐蚀介质分开，是不锈钢保护的基本屏障。 具有动态特性的不锈钢钝化，不应视为完全停止腐蚀，而是形成扩散阻挡层后，阳极反应大大降低。 通常钝化膜在还原剂如氯化物存在下易于破坏，而在氧化剂如空气存在下，能保留或修复钝化膜[3]。 不锈钢具有抵抗大气氧化的能力——即不锈性，还具
有耐酸、耐碱、耐盐介质腐蚀——即耐腐蚀性。 然而，其耐腐蚀性的大小随着钢本身的化学成分，使用条件和环境介质的种类而变化。 不锈钢表面薄而强，致密的富铬氧化膜，能防止氧原子不断渗透和氧化，并获得耐腐蚀性。 一旦薄膜因某种原因被损坏，空气或液体中的氧原子将继续渗透，将金属铁原子不断分离出来，形成松散的氧化铁，金属表面也受到持续的腐蚀。
不锈钢表面薄膜存在多种损伤形式，但主要表现为：（1）不锈钢表面含有其他金属元素的粉尘或非均匀金属颗粒，在潮湿的空气和不锈钢冷凝物之间附着的凝结物，二者连接成微电池，触发电化学反应，保护膜被破坏 ，形成电化学腐蚀。
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（2）不锈钢表面附着有机物汁液，在水、氧气、有机酸存在下，形成有机酸腐蚀。
（3）在污染空气中（如含有大量硫化物、碳氧化物、氮氧化物等）遇冷凝水，形成硫酸，硝酸，醋酸点，引起化学腐蚀。
（4）不锈钢表面附着包含酸、碱、盐类物质（如碱性洗涤剂，海水飞溅等），造成局部腐蚀。
2 铁离子危害及存在的主要污染源2.1 铁离子污染的原理及危害
不锈钢表面的保护膜是防腐蚀的关键屏障，不锈钢防腐层的失效原因也在前面有所总结。 其中，许多腐蚀因素得到有效保护，但对铁离子污染的严重性，认识还比较薄弱。 由于含铁颗粒的粉尘会在不锈钢表面产生不可见的锈蚀，腐蚀层吸收腐蚀性盐，特别是靠近海边或工业区，持续的吸收和蒸发导致盐浓度的增加，导致不锈钢的耐腐蚀性能下降，直到腐蚀发生，铁离子在不锈钢表面形
加氢反应器不锈钢堆焊层铁离子污染及其防护
殷延臣1 李艳2
1.青岛兰石重型机械设备有限公司 山东 青岛 266426
2.兰州兰石重型装备股份有限公司 甘肃 兰州 730314
摘要：当看到不锈钢表面出现锈斑或锈点的时候，人们都会感到困惑：认为“不锈钢是不应该生锈的，生锈就不是纯正的不锈钢，材质可能有问题”。这是对不锈钢了解不深，所产生的错误认识，其实不锈钢在一定的环境或工况下也会产生锈蚀。所制造的加氢反应器也因不锈钢堆焊层生锈问题多次被客户质疑，甚至被要求做材质的光谱分析，给企业造成一定负面影响及经济损失。这些问题都警醒我们应注意制造过程中不锈钢污染锈蚀的发生，尤其是常被提到，但在生产实际操作中却很容易被忽视的铁离子污染问题。
关键词：不锈钢 堆焊层 加氢反应器 铁离子污染
超导限流器
Iron ion pollution and its protection in the stainless steel surfacing layer of the hydrogenation reactor
Yin Yanchen 1，Li Yan 2
1. Qingdao Lanshi Heavy Machinery Equipment Co.，Ltd. Shandong Qingdao 266426
Abstract：When you see the rust or rust spots appeared on the surface of stainless steel，People are confused：It is believed that “stainless steel should not be rusty ，”Rust is not pure stainless steel，There may be a problem with the mater
ial. This is not a deep understanding of the stainless steel，The misconceptions produced，In fact，stainless steel will also rust in a certain environment or working condition. The hydrogenation reactor is also questioned by customers many times because of stainless steel surfacing layer rust. Even required to do the spectral analysis of the material，It will cause certain negative influence and economic loss to the enterprise.These problems alert us that we should pay attention to the corrosion of stainless steel in the process of manufacturing. Especially often mentioned，However，it is easy to ignore the problem of iron ion pollution in the actual operation.
Keywords：Stainless steel；Surfacing layer；Hydrogenation reactor；Iron ion pollution
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成原电池，不锈钢发生电化学腐蚀[4]。
概况来讲，铁离子污染会引起电化学腐蚀，这种腐蚀速度很快，会在短时间内造成钝化设备金属表面
的大面积腐蚀。 另一方面，腐蚀引起金属表面上产生沉积物，并导致金属表面变粗糙。严重影响不锈钢的表面和内在质量，为客户制造多台设备，在不同部位均出现了铁离子沾染而引起的锈蚀问题。
几种典型的加氢反应器不同结构部位的不锈钢腐蚀形
态（如图1~图4所示）。气胀式救生衣
图1 加氢反应器内件点状锈蚀 图2 反应器内壁不锈钢堆焊层
面状锈蚀
图3 加氢反应器凸台块状锈蚀 图4 加氢反应器法兰端平面 及接管堆焊层不规则锈蚀
这不仅影响不锈钢的表面质量，破坏表面的钝化膜，降低表面的耐腐蚀性，而且容易与化学腐蚀介质相互作用，进而造成点蚀，晶间腐蚀甚至应力腐蚀开裂[5]。
2.2 存在铁离子污染源
现有的铁离子污染源很多，其中主要污染源是碳钢的疏松氧化物。 由于数控成形和剪切设备成本高昂，不锈钢不能单独使用。 因此，碳钢的氧化皮被带到不锈钢表面。其次是不锈钢加工场地没有与碳钢加工场地分开，灰尘中的碳钢微粒污染。不锈钢需要使用合适的焊条，并打磨抛光去除污染。如加氢反应器内壁及凸台堆焊层的表面打磨，打磨机只能单独用于不锈钢，不可与外壁打磨的砂轮片混用。再次，不锈钢加工和装配过程中使用不当的工艺材料造成的污染。 焊钳。吊耳等附件必须使用相同的钢种或更高的钢种，并且需要使用合适的焊条，出于经济的原因，支撑可以使用碳钢，但必须
具有相同的钢种或更高的钢种做上部连接件。由碳钢颗粒引起的腐蚀会产生一般的腐蚀斑点和局部钝化削弱点，从而导致耐腐蚀性下降。 因此，不锈钢产品生产要注意识别存在的重点污染源和可能造成污染的错误操作，以防止不锈钢铁离子污染的发生。
3 铁离子防护要点及措施
3.1 材料储存
加氢反应器中使用的不锈钢锻件应按钢号、规格和炉批号储存在室内，并与碳钢材料隔离。
3.2 制造环境和中转
由于现有生产条件的限制，加氢反应器制造还没有专
门用于生产车间或现场，为防止铁离子污染，制造车间应适当增加吸尘和车间通风，以保证车间干净、干燥，减少含铁粉尘量。加氢反应器的不锈钢部件，应该配备木托架，不能随意堆放。使用铁托时要注意铺垫橡胶垫进行隔离，不锈钢零件在翻转和运输过程中，应准备防止运输时产生铁离子污染所需的工具[6]。
3.3 下料处理和成形
哺乳外衣不锈钢板应采用等离子切割或机加工切割。使用机械切割时，应清洁机器。不锈钢卷板，如加氢反应器内部裙筒，应采用无铁离子的拉伸膜覆盖卷板机的轧辊表面或在不锈钢板表面粘贴牛皮纸做防护。
颗粒冷却塔
3.4 装配和焊接
在不锈钢装配焊接工艺中，所需的部件如板材和不锈钢表面与器具的接触部位，应选用与不锈钢相当的材料。加氢反应器在装配过程中严禁用锤子或铁器直接打击，必
要时可采用不锈钢隔离。在加氢反应器不锈钢内件焊接时，不应使用碳钢材料作为接地搭铁。同时接地应固定在工件上，但应禁止采用点焊法固定。
3.5 表面处理
在表面处理过程中，不应使用碳钢刷清洁不锈钢表面。不锈钢用机械抛光，抛光磨具一般应使用氧化铝或氧化铬，不得使用铁砂磨料。加氢反应器的不锈钢内壁在水
压试验后，如果条件允许，最好可以进行酸洗钝化处理，内壁整体酸洗后效果均较好，并且效率也很高。但前提一定是内部全表面渗透检测合格才可进行酸洗，同时要注意适度即可，不要过蚀，在开罐检查合格后随即进行封口、充氮以减少含铁粉尘的污染。
梭式止回阀4 结束语
腐蚀与防护是后来发展起来的一个边缘学科，许多腐蚀理论和腐蚀机理还处于研究阶段，工程中加氢反应器铁离子污染的数据较少。现在通过对加氢反应器产品的不锈钢堆焊层，在工程实践中出现的问题进行归纳总结，提出了一些常见问题及解决方法和防护措施，以便能提升国产加氢反应器的制造品质。
参考文献
[1] 杨光起.加氢反应器制造技术[M].兰州，1995.[2] 杨光起.加氢反应器制造技术[M].兰州，1995.[3] A.A..巴巴科夫著（前苏联）.殷勤译.汤胜常等校. 化工生产的腐蚀和防护丛书. 不锈钢及其耐腐蚀性.第八册.第3章.不锈钢的钝化现象及氧化膜理论[M]. 北京：中国工业出版社，1964.
[4] 压力容器实用技术丛书编写委员会编.压力容器制造和修理.第5章.压力容器的质量检测[M]. 北京：化学工业出版社，2004.
[5] A.A..巴巴科夫著（前苏联）.殷勤译.汤胜常等校. 化工生产的腐蚀和防护丛书. 不锈钢及其耐腐蚀性.第八册.第6章.含铬不锈钢的晶间腐蚀[M]. 北京：中国工业出版社，1964.
[6] 压力容器实用技术丛书编写委员会编.压力容器制造和修理.第6章.第4节·加氢反应器的制造工艺[M]. 北京：化学工业出版社，2004.
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