換熱器設備的腐蝕原因分析及解決措施

邢通達

摘要：通過對石油化工裝置換熱器設備泄漏故障產生的原因進行分析，并針對換熱器設備在生產運行中存在的具體實際問題進行分析，最后提出了相應解決辦法和預防措施，以保證換熱器設備的長周期穩定運行。

關鍵字：換熱器、腐蝕、結垢、檢修

前言

換熱器設備是石油化工生產裝置中設備的重要組成部分，在石油化工重大設備中占有很大的比例，將近占到整個生產裝置工藝設備總質量的百分之四十左右，在熱交換設備中大約有三分之一是水冷器。換熱器設備的運行狀態關系到石油化工生產裝置能否安全平穩運行，而結垢與腐蝕是影響換熱器設備安全運行的兩大重要因素。結垢會導致換熱器的冷熱交換效率下降，使裝置能耗增加，而且換熱器內部管束表面結垢以后，還會導致產生特定的垢下腐蝕。腐蝕會致換熱器內部管束穿孔，發生泄漏，兩種冷熱交換介質相互污染混合在一起，影響石油化工裝置生產質量；因此，換熱器設備的防腐蝕措施是保證石油化工生產裝置長周期、平穩、安全運行、節能降耗的重要手段。

一、換熱器設備的結垢與腐蝕原理分析

換熱器設備的結垢與腐蝕根據工作介質不同，在管束的內表面與外表面均會產生結垢或腐蝕。石油化工生產裝置中換熱器設備所接觸的工作介質主要是油、油氣、水等三種介質。根據各石油化工生產裝置換熱器設備嚴重的腐蝕問題，雖然對于流通介質為水的一側，可以通過水質穩定進行預防處理；輕油或油氣一側通過工藝防腐蝕措施加以解決。但是在生產中由于工藝操作條件的波動仍會導致換熱器設備局部在苛刻條件下發生結垢與腐蝕。

（1）石油化工換熱器設備結垢與腐蝕的主要原因分析：

1）在生產裝置中由于換熱器設備年久失修或者經過多次檢維修，設備更新換代跟不上，多年長時間運行。

2）石油化工生產裝置大部分在工藝流程上存在先天性的設計缺陷，比如：換熱器設備位置高，系統管線長；換熱器設備串聯，而進出口管徑太細等缺陷因素，會造成冷介質管道內循環水流量小，流速低，水中的懸浮物沉積會導致產生垢下腐蝕。油或油氣熱一側介質溫度較高，冷熱溫差較大，會加速換熱器設備管束腐蝕；而且隨著裝置改建、擴建，冷卻循環水系統的改造跟不上更新換代速度。

3）換熱器設備在運行操作上重視不夠，在實際生產操作中一般只關心換熱器的出水口溫度，而不考慮循環水的流速，進水側閥門開度調整比較頻繁，閥門有時開度太小，有些只有1～2扣，造成冷卻循環水流速過低，加劇了換熱器設備內部管束的堵塞、腐蝕與結垢。

4）冷卻循環水清洗預膜造成換熱器設備腐蝕。冷卻循環水在清洗預膜期間，循環水處于酸性狀態，水的平均PH值一般在2.5～5.5左右，這樣一旦清洗預膜工藝控制差，清洗或預膜完成，一旦排水不及時，酸性水停留在系統時間過長，很容易對系統中的換熱器設備造成腐蝕。

5）換熱器設備制造、防腐、檢修質量差。換熱器設備制造材質存在抗腐蝕不強的問題。而進行檢維修的施工隊伍人員素質差，對焊接、堵漏、安裝、試壓等關鍵環節把關不嚴，沒有一套完整的質量保證措施，以致經常出現剛維修過的換熱器設備再次內部管束泄漏的情況。

二、換熱器設備的防腐蝕措施

針對換熱器設備輕冷卻循環水側與油氣側的腐蝕問題，通常采用在換熱器管束表面噴涂TH901或者TH847等防腐涂層的辦法延緩腐蝕。

盡量提高冷卻循環水的流速，使其流速不超設計范圍，盡可能使換熱器中的循環冷卻水溫度不超過設計溫度，這樣以利于減少雜質、污物等的沉積和水處理藥劑的分解、積垢，減緩垢下腐蝕情況，提高換熱器的冷熱交換效率。

常見的換熱器結垢方式通常有四種：化學反應結垢、生物結垢、顆粒結垢和晶體結垢。換熱器設備主要存在的結垢方式為生物結垢：循環冷卻水中存在的微生物是導致換熱器冷熱交換效率下降的主要成因。換熱器中流通冷卻循環水的一側有助于微生物及細菌的生長，致使在換熱器表面形成厚度約為1mm甚至更厚的結垢沉淀物，成為影響換熱器冷熱交換效率的阻力。

三、在換熱器設備方面應采取的措施及建議

1）對關鍵的換熱器設備可以采取更換新型蝶簧墊片、進行材質升級、更新改造和防腐蝕處理等手段，例如某年石化公司在大修期間，對十余臺主要換熱器設備更換增加新型蝶簧墊片，大大降低了換熱器設備管箱墊片的泄漏率，保證了裝置長周期生產運行。

2）進行工藝技措改造，改善換熱器設備的操作環境。例如，通過增大冷卻循環水一側進出口管徑，增加冷卻循環水流速，改變工藝操作流程等辦法，來減緩換熱器設備腐蝕速度，延長換熱器的使用周期。

3）冷卻循環水系統實施清洗、預膜。由于冷卻循環水存在雜質臟物的情況，使換熱器管束堵塞情況嚴重，產生結垢層腐蝕現象。某年石化公司生產在裝置停工檢修時，對檢修的換熱器設備采用高壓射流進行沖洗，同時平時又根據生產需要對裝置中需要維修的換熱器設備進行沖洗。對水處理系統進行了清洗預膜，從目前情況來看，清洗預膜效果一般，不是很理想，換熱器及系統內管線銹垢、粘泥沒有完全清理干凈，僅僅過了幾個月就發現存在結垢嚴重現象。

4）對換熱器設備制造、檢修質量差方面，建立質量保證體系，加強監督檢查。針對換熱器設備制造要嚴把質量關，尤其是材質檢查，必須滿足防腐蝕要求。針對換熱器設備的檢修過程，生產車間、機動科和檢修施工單位要嚴格檢查檢修程序，對焊接、堵漏、安裝、試壓等關鍵工序，實行層層嚴格監督把關，嚴把質量關，杜絕出現一切質量問題。

5）對換熱器設備定期進行監測，調整運行操作狀態。建議組織對全生產裝置范圍內的冷熱交換設備每年進行多次的水質化驗分析與普查監測，根據監測結果分析數據，對清洗剝離劑進行完善，對換熱器設備冷卻循環水側的流速及熱介質溫度在設計范圍內進行相應的調整，保持適合的溫度和流速，從而對全生產裝置用水量進行合理分配，達到節能降耗的目的。

6）強化水處理藥劑的管理，選用最優的水穩劑配方。可以請有關專家到現場取粘泥垢樣進行化驗分析，研制開發新型水穩劑配方，并逐步不斷完善進行更新改進。建議供水車間根據新型水穩劑配方，調整工藝操作，摸索出最優的工藝操作方案，制定冷卻循環水場操作規程，不斷提高冷卻循環水的質量。

7）加大換熱器設備更新改造力度，以滿足設備長周期安全高效運行要求。對于多年運行的換熱器設備，設備使用已處于后期階段，到了該更新改造的時候，必須對換熱器設備進行更新換代，不然換熱器設備將成為制約生產裝置長周期安全穩定運行的一個重大隱患因素。

結束語

通過換熱器防腐蝕措施，可以加強換熱器設備運行管理。提高水質運行操作，對水穩劑進行改進，可消除循環水內的污物雜質，延長換熱器設備使用壽命，增強換熱器設備的熱交換效率，有效地控制換熱器設備的泄漏故障情況，減少和杜絕因換熱器設備故障引起的裝置非計劃停工，提高能源利用效率，保障生產裝置的經濟效益。