压缩机腐蚀原因分析及处理

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1、CO2压缩机腐蚀原因分析及改进措施股份公司生产部唐忠李勇闵劲黄继平摘要以CO2对碳钢材质的腐蚀机理着手，对尿素装置CO2压缩机发生严重腐蚀的原因进行了分析，并找出了有效的改进措施。关键词CO2压缩机腐蚀原因分析改进措施1概述泸天化股份公司老系统尿素装置现有三台往复式CO2压缩机（P1、P101/102），P1为1989年投运的QF165型往复式压缩机，P101/102为1966年投运的卧式四列五段对称平衡往复式压缩机。自从2004年老系统尿素装置长期倒用新系统合成氨装置富余CO2后，P101/102三、四、五段检修频率逐

2、年上涨，活塞杆点蚀，活塞环槽蚀断，进气阀腐蚀严重，气缸体和阀腔出现大而深的蚀坑，短短几年时间，P101更换活塞杆两次，P102更换活塞杆四次，2008年仅因腐蚀问题造成的维修费用就高达三十多万，严重影响压缩机的安全稳定与长周期运行。但同样是往复式CO2压缩机，P1的检修频率却较小，腐蚀现象不明显。表1P101/102检修情况时间检修情况2003年P101/102各检修气阀一次。2004年P101检修气阀两次，大修中四、五段缸套更换，P102未检修。2005年P101/102共检修气阀12次。2006年P101/102共检

3、修气阀等18次，各更换活塞杆一次。2007年P101/102共检修气阀等28次，各更换活塞杆一次。2008年P101/102共检修气阀8次，P102更换活塞杆两次。图12008年P102活塞杆腐蚀情况2CO2压缩机腐蚀原因分析2.1CO2腐蚀机理CO2对设备、材料的腐蚀影响因素较多，其一是CO2工艺条件的影响，主要包括温度、压力、含水量、流速、含氧量、PH值等；其二是材料特性的影响。（1）水含量的影响。水分含量是影响CO2腐蚀的关键因素，CO2溶解于水中后，在金属表面形成了电解质溶液，从而构成了金属的电化学腐蚀的基本条件

4、。溶液中电离出的H+作为Fe腐蚀反应中的一种主要阴极去极化剂，增加金属的腐蚀速度，且随着压力的增大，水分增多，CO2溶解度也大幅度增加。（2）温度的影响。温度高低对是否发生CO2腐蚀并不直接相关，但温度会影响CO2气体中水含量的饱和度，当加压后的CO2被冷却降温时，必然会有冷凝水产生，由此为CO2的腐蚀提供了条件。第4页共4页（3）压力的影响。随着压力的增加CO2气体的溶解度增大，使阴极去极化过程加快，从而大大增加腐蚀速率。（4）流速的影响。随着流速的加快，H2CO3和H+等去极化剂能更快地扩散到电极表面，使阴极去极化增

5、强，腐蚀产生的Fe2+迅速离开金属表面，阻止金属表面保护膜形成，并且对已形成的保护膜起到破坏作用，形成活化——钝化微电池，从而使腐蚀速率大大增加。气体挾着液体强烈地冲击钢铁表面，产生强烈的液击，导致严重的冲刷腐蚀。（5）气体中氧含量的影响。为了保护尿素合成塔等重要设备，在CO2气体中加入0.5%左右的氧，而氧与CO2共存于水中时会引起严重的腐蚀。当金属表面有完好的保护膜存在时，氧气存在将增加保护膜的完整性；而当金属表面未形成保护膜或保护膜被破坏时，由于氧是Fe腐蚀反应中的主要阴极去极化剂之一，氧含量增加会加速碳钢腐蚀速率

6、。（6）PH值的影响因素。CO2溶解于水中后形成酸性溶液，PH值明显下降，则会发生酸性腐蚀。（7）气缸及设备组件材质的影响。根据相关研究表明，溶解于水中的CO2对碳钢有腐蚀作用，碳钢的基体组织为铁素体（Fe）和渗碳体（Fe3C），当碳钢表面浸在碳酸溶液中，形成微电池，其中铁素体电极电位较低，成为微电池阳极，渗碳体则为阴极。阳极过程是铁素体溶解受到腐蚀。与此同时，电子由阳极移向阴极，阴极过程使水中的氧与电子结合生成氢氧离子，在溶液中Fe2+与(OH)-相遇生成Fe(OH)2，Fe(OH)2与碳酸反应生成FeCO3，由此破坏

7、碳钢表面生成的保护膜。综上所述，CO2对碳钢材质的压缩机产生腐蚀，必须具备两个必要条件，首先是有冷凝水产生并形成了夹带，其次是冷凝水呈酸性。2.2腐蚀原因分析由于压缩机P101/102已运行四十多年，且出现严重腐蚀是发生在2004年长期倒用新系统合成氨装置富余CO2以后，因此可排除设备材质存在制造缺陷的可能。从压缩机组的腐蚀部位来看，温度＜40℃的进口部位，腐蚀比较严重，而＞100℃的出口部位腐蚀很少发生；而且在一、二段进口部位腐蚀较轻，三四段腐蚀特别严重。根据以上腐蚀现象发生的特点判断，可能是同时出现了CO2气体冷凝水

8、PH值降低呈酸性和段间分离器分离能力不足产生带水的两种情况。2.2.1段间油水分离器能力核算经专业压缩机设计厂家对P101/102段间油水分离器进行核算，发现二、三段油水分离器分离能力不足，主要是分离器直径偏小，分离效果差。实际取样发现二、三段油水分离器出口有雾沫夹带现象，其中二段分离器尤为严重。2.2.2段间油水分