裙、热裙换热表面，可 使 换 热 管 局 部 表 面 应 力 增 加，

尤其是当热裙、渣裙 冷 却 循 环 水 由 于 堵 塞 而 流 量 不

足，引起循环水温 度 升 高 时，这 种 现 象 会 加 剧，导 致

腐蚀疲劳，如热裙换热管表面裂纹

［

１１，

１２］

。

３．

２　

Ａ２人孔合成气侧

［

１１，

１２］

（

１）液态熔渣 腐 蚀 　 气 化 炉 Ａ２ 人 孔 正 常 运 行

时，膜式水冷壁内衬有一层耐火衬里，用以渣抗渣方

式保护膜式水冷壁不受侵蚀。但是对于没有保护的

烧嘴、烧嘴罩、烧嘴 端 盖，以 及 人 孔 合 成 气 侧 冷 却 水

套等就不同了，由于燃烧的煤中含 Ｓ、Ｎａ、Ｋ 和（或）

Ｖ 等元素，生成的炉 渣 溶 解 了 表 面 的 氧 化 物 和 硫 化

物，使金属表面再形成铁的氧化物与硫化物，从而加

速腐蚀。炉渣成分不同，其熔点温度也不同，如五氧

化二钒和氧化钠的 混 合 物、五 氧 化 二 钒 和 硫 化 钠 的

混合物，其熔点可能低于５３８ ℃，焦硫酸钠和焦硫酸
钾混合物的熔点温 度 ３７１ ℃，三硫 化钠铁和三硫化
钾铁混合物的熔点在５４４～６１０℃，这些熔盐的具体
熔点由钠和钾的比例决定。失效的表现形式为局部

减薄，如烧嘴罩、

Ａ２人孔合成气侧冷却水套，烧嘴端

盖和合成气侧急冷区平台出现裂纹。

熔融 炉 渣 中 碳 含 量 较 高，熔 融 态 的 炉 渣 飞 溅 到

没有保护的烧嘴、烧嘴罩上，容易在发生腐蚀的管子

表面形成一个还原环境。根据文献［

１１，

１２］，还原条

件下的腐蚀速度是在氧化条件 下的腐 蚀 速 度 的 ２～

５倍，因此在烧嘴罩、烧嘴表 面 飞 溅 物 下 方 容 易 发 现

腐蚀坑和腐蚀孔洞。

（

２）腐蚀疲劳　由于设计结构的原因，烧嘴内孔

边缘部位温度偏高，在 表 面 易 于 形 成 氧 化 物 和 硫 化

物，形成的氧化物、硫 化 物 沿 晶 界 扩 展，进 而 在 内 部

晶界处形成微裂 纹，导 致 材 料 性 能 下 降。 在 热 交 变

应力的作用下，裂纹萌生于表面缺陷处，由外表面向

内部扩展，在扩展过程中，遭受氧化、硫化腐蚀，进而

腐蚀疲劳开裂。因 此，烧 嘴 内 孔 边 缘 部 位 表 面 裂 纹

产生的原因是该部位温度偏高。

（

３）氮化 　 在 气 化 炉 的 急 冷 段，存 在 表 面 渗 氮

条件。该区域温度９００ ℃，局部区域氮气分压较高。
渗氮在温度高于 ３１６ ℃时开始发生，在高于４８２ ℃
时变得严重。氮扩 散 进 入 材 料 表 面，形 成 面 条 状 的

氮化铁（

Ｆｅ

３

Ｎ 或 Ｆｅ

４

Ｎ）。渗氮通常发生在部件 的 表

面，形成一个暗灰色的外观，金属会显示出十分高的

表面硬度。但是，在 渗 氮 层 内 潜 在 的 微 裂 纹 扩 展 可

能会穿透整个基体 金 属，同 时 渗 氮 伴 随 着 体 积 的 增

加，在热循环或外加应力的作用下，渗氮层会开裂和

破碎，这是急冷段平台区域的表面裂纹产生的原因。

３．

３　

Ａ１１人孔合成气侧

在合成气中，伴随着大量的固体颗粒，在合成气

高速流动时，会对换热管形成冲刷磨损，冲刷磨损破

坏了保护膜，也除去了表面污垢，将金属表面暴露在

介质中，加速了介质对换热管的腐蚀，冲刷与腐蚀相

互促进，使 Ａ１１人孔合成气侧换热管腐蚀减薄。

４　结语

根据 文 中 的 分 析 可 知，壳 牌 气 化 炉 主 要 的 失 效

机理为酸性水腐蚀、高温液态熔渣腐蚀、高温硫化物

腐蚀以及冲刷磨损等。其中酸性水腐蚀区域主要为

Ａ１人孔部位，高温液态熔渣 腐 蚀 主 要 发 生 在 Ａ２ 人

孔部位，冲 刷 磨 损 则 发 生 在 Ａ１１ 人 孔 部 位。 另 外，

Ａ１人孔区热裙换热 管 表 面 出 现 裂 纹，

Ａ２ 人 孔 区 的

烧嘴端盖和合成气 侧 急 冷 区 平 台 都 出 现 裂 纹，这 是

由于热应力以及生成的氮化物物相摩尔体积的改变

而产生的应力造成的。

通过 对 存 在 问 题 的 分 析 可 知，在 壳 牌 气 化 炉 的

检验、日 常 维 护 和 检 修 中 需 要 重 点 关 注 Ａ１ 人 孔 区
域、

Ａ２人 孔 区 域、

Ａ３ 人 孔 区 域 和 Ａ１１ 人 孔 区 域 的

腐蚀情况。

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（杜编）

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　 第２期　 　 　 　 　　 　　 　　 宋文明，等：壳牌煤气化装置气化炉安全隐患及其分析