煉化廠水冷器常見(jiàn)腐蝕形式與控制措施

王超

摘要：近年來(lái)對(duì)煉化廠生產(chǎn)設(shè)備腐蝕的研究表明，各廠水的結(jié)垢和腐蝕是設(shè)備腐蝕的主要問(wèn)題之一，而水冷卻器的腐蝕和結(jié)垢極大地影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。煉化廠的循環(huán)水使用一部分廢水處理后的水作為冷卻水的冷卻點(diǎn)。大約一年后，水冷器管經(jīng)常漏水，影響換熱器運(yùn)行，生產(chǎn)成本上升。各個(gè)煉化廠的水冷卻器采用防腐覆蓋、陰極保護(hù)、材料再生、水質(zhì)控制等分解方法。同時(shí)，保證設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部流量，控制周圍水溫，可以有效減少冷水冷卻器的形成和腐蝕。在本文準(zhǔn)備過(guò)程中，進(jìn)行了一項(xiàng)志愿者研究，以調(diào)查冷泄漏的潛在危險(xiǎn)，并總結(jié)和分析工廠存在的問(wèn)題，以制定有針對(duì)性的控制措施。通過(guò)這一系列步驟，可以成功解決水冷器中的腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：水冷器;循環(huán)水垢下腐蝕;陰極保護(hù);渦流

引言

水冷卻器是煉化廠最重要的生產(chǎn)設(shè)備之一。近年來(lái)，在各地的煉油廠和化工廠中對(duì)約2000臺(tái)水冷卻器進(jìn)行了調(diào)查。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大約10%的冷水管道存在嚴(yán)重的生銹問(wèn)題。為了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，因此控制冷水生銹問(wèn)題非常重要。

1水冷器常見(jiàn)腐蝕形式

（1）L-302/2冷卻塔，過(guò)濾區(qū)有關(guān)#1破碎裝置的吸入冷卻L-302/2，主要是Q345R（管板）+316L（管散），中管循環(huán)水，殼側(cè)為抽水氣，工作溫度40/85℃，工作壓力0.40/1.3MPa。碳鋼管冷卻板破損嚴(yán)重，管板破損約2mm，管錐及焊道無(wú)明顯腐蝕，部分管道焊縫過(guò)濾管板。

（2）輕烴壓縮機(jī)E2002A，一種輕型后冷器烴壓縮機(jī)E2002A蓄熱式烴回收裝置，清洗前管板表面有一堆雜物，部分管道充滿雜物。清理后發(fā)現(xiàn)焊邊非常破損的薄板，其深度約為0.5～2.0mm，焊縫處有穿孔，管道有縫隙。

循環(huán)水通過(guò)提升機(jī)時(shí)，靠近水面容易出現(xiàn)死角，水流量低，容易測(cè)量，因水垢引起。另外，冷水箱中的水垢設(shè)計(jì)難度大，防腐材料的使用難度大，施工質(zhì)量難以保證。一般建議盡量多使用循環(huán)水管，避免出現(xiàn)此類問(wèn)題。

2主要腐蝕原因分析

（1）輕烴壓縮機(jī)出口冷卻器E2002A腐蝕原因分析

對(duì)E2002A管板結(jié)垢物的能譜分析和X射線衍射分析，確定結(jié)垢物的主要元素組成為：Fe、O、C、S、Si、Ca、Na、Mg、Al。各元素含量如表1所示。X射線衍射儀檢測(cè)結(jié)垢物中的結(jié)晶物質(zhì)主要為Fe3O4、SiO2、CaMg（CO3）2。衍射圖譜如圖1所示。

E2002A管板污染物的功率譜分析和X射線衍射分析表明，主要污染物成分為Fe、O、C、S、Si、Ca、Na、Mg、Al，各項(xiàng)內(nèi)容見(jiàn)表1。X射線衍射儀主要檢測(cè)Fe3O4、SiO2、CaMg（CO3）2等污染物中的結(jié)晶性物質(zhì)，由于循環(huán)水中的鈣和鎂鹽往往會(huì)在管板中積聚雜質(zhì)，因此管紙污染物中的氧氣濃度低于其周圍的氧氣過(guò)濾器。此時(shí)，污染物所在的管板成為陽(yáng)極，無(wú)污染區(qū)成為陽(yáng)極，形成一個(gè)小的原電池。由鐵銹組成的Fe2+在地殼中逐漸變化，與OH-和O2結(jié)合形成Fe3O4并在水冷器中積聚。污染越來(lái)越大，氧濃度差異越來(lái)越大，導(dǎo)致管板和皮下物質(zhì)被深深破壞。

（2）L-302/2吸收塔中間冷卻器

在弱電解質(zhì)循環(huán)水中，碳鋼管板腐蝕能力低，形成陽(yáng)極，而316L不銹鋼管腐蝕能力高，形成陰極。高強(qiáng)度管錐保護(hù)，下鋼板加速生銹，形成較深的銹孔。

（3）初頂后冷器E-1510D

該水冷器循環(huán)水走殼程，且管束外表面采用涂料防腐。由于管束外表面存在折流板，導(dǎo)致涂料防腐很難保證施工質(zhì)量。且管束在拆裝過(guò)程中，由于操作不當(dāng)極易造成管束外表面涂層局部脫落。此外，由于在裝置開工過(guò)程中采用了蒸汽對(duì)水冷器進(jìn)行吹掃，造成涂層受熱失效局部脫落，從而導(dǎo)致金屬本體直接接觸循環(huán)水。由于金屬電位比循環(huán)水中溶解氧的電位低，導(dǎo)致金屬是陽(yáng)極，溶解氧是陰極，形成電化學(xué)腐蝕體系，從而導(dǎo)致管束腐蝕穿孔。反應(yīng)式如下：

水冷卻器圍繞電池內(nèi)的水循環(huán)，管塊外部涂有防腐涂層。由于管團(tuán)外表面存在層狀結(jié)構(gòu)，難以保證防腐織物的質(zhì)量。此外，在拆卸和拆卸管錐時(shí)，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致管錐外側(cè)的織物部分破裂。此外，由于金屬起泡時(shí)使用蒸汽清洗冷水，涂層不會(huì)因受熱而輕微脫落，從而導(dǎo)致金屬體與循環(huán)水直接接觸。由于金屬的強(qiáng)度低于溶解在旋轉(zhuǎn)水中的氧的強(qiáng)度，因此金屬為陽(yáng)極，溶解的氧為陰極，形成電化學(xué)腐蝕系統(tǒng)，使管子腐蝕腐爛。公式如下：

3水冷器防腐措施

（1）水質(zhì)控制是解決水冷系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題的根本。因此，在水的pH循環(huán)、含油量、濁度、濃度系數(shù)、總磷、總鐵、余氯、各種細(xì)菌、生物泥、附著率、腐蝕率等各項(xiàng)指標(biāo)需要及時(shí)監(jiān)控并進(jìn)行處理。

（2）循環(huán)水通過(guò)通道時(shí)，流速不能低于0.9m/s，循環(huán)水通過(guò)殼區(qū)時(shí)，流速不能低于0.3m/s。旋轉(zhuǎn)冷卻水的回水溫度不應(yīng)超過(guò)60℃，溫度調(diào)得過(guò)大，會(huì)增加關(guān)閉的傾向。建議您在機(jī)組正常運(yùn)行后每季度測(cè)量一次每臺(tái)冷水機(jī)的流量和出水溫度，并注意控制閥允許的流量控制范圍，以減少低流量控制生銹。對(duì)流量不足的冷卻器，可采用標(biāo)準(zhǔn)噴涂和超聲波鉆孔，延緩沉積物的形成。

（3）對(duì)于介質(zhì)側(cè)的冷卻溫度，容易受到污染和腐蝕，管體由不銹鋼代替，光滑的不銹鋼內(nèi)表面具有良好的抗振性，管束也大大減少。壓縮裝置的常壓側(cè)水冷卻器和減壓側(cè)水冷卻器均使用304不銹鋼管束。修復(fù)時(shí)管塊內(nèi)壁光滑平整，管塊無(wú)明顯腐爛。然而，不銹鋼材料經(jīng)常受到生銹爆炸的抑制。

（4）循環(huán)水通過(guò)殼程時(shí)，冷卻水盤管外表面混亂，難以在盤管外側(cè)涂上防腐漆。未上漆的零件，導(dǎo)致使用加速生銹。同時(shí)，在水流的死角處發(fā)現(xiàn)了擋板和管板，加速了循環(huán)水中水垢的形成。因此，在操作條件允許的情況下，盡量采取水循環(huán)過(guò)程。

4結(jié)語(yǔ)

循環(huán)水的水位因地區(qū)而異，導(dǎo)致不同煉化廠的冷水機(jī)生銹和結(jié)垢不同，但冷銹是一樣的。考慮到各工廠冷水機(jī)組存在的問(wèn)題，需要定期在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行研究和測(cè)試，及時(shí)更新并完善工廠的水管理系統(tǒng)，減少水冷器腐蝕，為機(jī)組安全運(yùn)行和長(zhǎng)期穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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