常減壓蒸餾電脫鹽切水換熱器腐蝕原因分析

李松

【摘 要】針對(duì)常減壓蒸餾裝置電脫鹽切水換熱器腐蝕泄漏問(wèn)題，通過(guò)對(duì)工藝介質(zhì)、工藝流程、腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物垢樣的分析，判斷出電脫鹽切水換熱器管束腐蝕內(nèi)漏的直接及主要原因，提出繼續(xù)采用涂層與犧牲陽(yáng)極聯(lián)合保護(hù)的防腐方案，同時(shí)改善工藝流程及循環(huán)水中Cl-、SO42-環(huán)境，從而改善電脫鹽切水換熱器的腐蝕問(wèn)題。

1.蒸餾電脫鹽切水換熱器E-7/1，2腐蝕問(wèn)題描述

2020年3月13日，公司循環(huán)水廠循環(huán)水顏色變黑，經(jīng)廠內(nèi)相關(guān)單位排查確認(rèn)為蒸餾車間電脫鹽切水換熱器E-7/1，2管束泄漏。蒸餾車間電脫鹽切水換熱器E-7/1，2，型號(hào)FB700-1.0-130-6/25-2I，為2臺(tái)換熱器串聯(lián)使用。2016年車間大檢修時(shí)此臺(tái)換熱器常規(guī)檢修，未發(fā)生泄漏。2018年8月又更新此臺(tái)換熱器管束，材質(zhì)為10鋼+內(nèi)外涂層+犧牲陽(yáng)極保護(hù)，涂層采用硅醛防腐涂層，總厚度為320+30μm。隨后將該臺(tái)水冷器切出系統(tǒng)，清洗打壓過(guò)程中發(fā)現(xiàn)E-7/1管束未發(fā)生泄漏，E-7/2堵管41根。管壁外涂層大面積脫落，管壁內(nèi)涂層鼓泡與脫落并存。管束本體較為光滑，與折流板交界處管束外側(cè)及附近存在不同程度的坑蝕，同時(shí)管箱內(nèi)高性能合金陽(yáng)極腐蝕較為嚴(yán)重，陽(yáng)極塊上分布深淺不一的腐蝕坑。

2.蒸餾車間電脫鹽切水換熱器E-7/1，2工藝流程

蒸餾車間加工原油為遼河油、達(dá)爾原油等混合原油，原油酸值及硫含量較高，加之原油中添加劑含量較多且復(fù)雜，使得原油電脫鹽破乳化效果不理想，電脫鹽切水中膠質(zhì)及油泥中鹽含量較高。隨著硫含量及氯離子含量的增加，電脫鹽切水水質(zhì)變差，當(dāng)裝置外來(lái)凈化水、循環(huán)水水質(zhì)中易腐蝕離子和化合物的成分有也不同程度增加的同時(shí)，使得通過(guò)循環(huán)水/冷媒水換熱的水冷器在流速較慢且一定溫度下極易在換熱管壁上堆積結(jié)垢，導(dǎo)致垢下腐蝕，尤其Cl-具有極強(qiáng)的穿透力，極易形成點(diǎn)蝕后繼而造成管束腐蝕穿孔。

裝置內(nèi)電脫鹽切水換熱流程如下：

電脫鹽罐→E-7/3，4（與凈化水換熱）→E-7/1，2（與循環(huán)水換熱）→污水廠

3.腐蝕原因分析

3.1灼燒堿量分析

通過(guò)對(duì)E-7/2管程垢樣灼燒堿量分析結(jié)果表明，550℃灼燒堿量主要包括有機(jī)物和生物粘泥，管程占比為93.43%遠(yuǎn)高于殼程36.69%，表明管程中油泥較多。分析原因與電脫鹽切水含油有關(guān)。950℃灼燒堿量主要包括CaCO3和MgCO3，殼程占比10.03%遠(yuǎn)高于管程0.34%，表明殼程結(jié)垢較多，分析原因來(lái)自循環(huán)水。

3.2電脫鹽切水含油及高溫濕熱對(duì)涂層的影響

從蒸餾車間電脫鹽切水外觀來(lái)看，切水呈黑色，上面有一層浮油，水層油泥混雜。可查閱為數(shù)不多的幾次分析數(shù)據(jù)中含油量最高達(dá)1600 mg/L。電脫鹽切水換熱器E-7/1，2管程操作溫度較高>100℃，內(nèi)壁涂層所處切水環(huán)境高溫濕熱且含有少量污油，高溫會(huì)加速涂層老化、發(fā)軟，同時(shí)含油切水對(duì)涂層有滲透作用，使涂層發(fā)生膨脹，降低了涂層和管束基體的附著力，從而產(chǎn)生鼓泡現(xiàn)象。涂層鼓泡至一定程度后，在電脫鹽反沖洗過(guò)程中，鼓泡涂層不斷受到反沖洗帶來(lái)的沖擊力，導(dǎo)致鼓泡涂層破裂、脫落。

管束外壁涂層大面積脫落可能與涂層附著力欠佳或管束外壁涂裝過(guò)程中除銹不徹底有關(guān)。

3.3電脫鹽反沖洗對(duì)涂層的影響

電脫鹽反沖洗時(shí)，切水先經(jīng)E-7/2，切水量由15t/h變?yōu)?0t/h，流量突增導(dǎo)致管束振動(dòng)幅度增大，管束外側(cè)與折流板交叉處產(chǎn)生碰撞，此部位涂層率先失效，發(fā)生縫隙腐蝕（圖3）。隨著縫隙腐蝕的不斷發(fā)展，Cl-不斷向縫隙內(nèi)遷移，縫隙內(nèi)金屬處于活化態(tài)，縫隙外金屬處于鈍化態(tài)，兩者構(gòu)成大陰極（覆蓋涂層管束）-小陽(yáng)極（失去涂層管束）電偶電池，導(dǎo)致縫隙內(nèi)金屬表面發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，蝕坑不斷擴(kuò)大，直至穿孔。

3.4循環(huán)水中Cl-、SO42-的腐蝕作用

從圖1可見(jiàn)，2017年3月-2020年2月一循循環(huán)水Cl-≤700 mg/L滿足控制指標(biāo)要求，均值為440.3mg/L，最大值為624.2mg/L，最小值為263.4mg/L。由于Cl-具有極強(qiáng)的穿透性，腐蝕由管束外壁產(chǎn)生，向管束內(nèi)壁發(fā)展，腐蝕形態(tài)為點(diǎn)蝕和均勻腐蝕。穿孔的主要原因是垢下腐蝕造成局部Cl-濃縮形成點(diǎn)蝕，最終導(dǎo)致管壁減薄至穿孔。

2017年3月-2020年2月一循循環(huán)水SO42-含量均值為246.5mg/L，最大值為320.4mg/L，最小值為115.8mg/L。循環(huán)水中的SO42-可與Ca2+生成CaSO4，沉積在管束外壁，在循環(huán)水中微生物的作用下，產(chǎn)生垢下腐蝕。

4結(jié)論和建議

由以上化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，隨著加工原油酸值及硫含量的增加，加之循環(huán)水水質(zhì)的惡化，是造成常減壓蒸餾電脫鹽切水換熱器腐蝕內(nèi)漏的直接原因，同時(shí)循環(huán)水流速及換熱溫度調(diào)節(jié)的滯后也是加速換熱器腐蝕內(nèi)漏的主要原因。

其一，換熱器管束涂層質(zhì)量或涂裝工藝除銹過(guò)程中存在缺陷，使得換熱管束在長(zhǎng)期沖刷過(guò)程及浸泡過(guò)程中造成管束涂層老化、泡脹，最終破裂脫落。

其二，電脫鹽切水含油，形成高溫濕熱油泥環(huán)境加速了涂層的失效。

其三，循環(huán)水中Cl-、SO42-離子的增加，含鹽量的不斷增加，造成在換熱管內(nèi)壁形成點(diǎn)蝕，導(dǎo)致管壁腐蝕減薄直至腐蝕穿孔，形成的鹽類沉積在管束外壁上，造成垢下腐蝕。

綜上，根據(jù)加工原油性質(zhì)及對(duì)現(xiàn)階段腐蝕環(huán)境的分析，在更換管束上仍采用10鋼+內(nèi)外涂層管束，但日后將取消反沖洗，從而控制切水流量的大幅度波動(dòng)，以消減管束振動(dòng)強(qiáng)度和幅度，避免管束涂層因長(zhǎng)期振動(dòng)沖刷而脫落。其次，在工藝方面，嘗試從原油破乳劑選型及破乳劑工藝流程上改變，同時(shí)查找廠內(nèi)凈化水含油方面的原因，爭(zhēng)取解決電脫鹽切水含油問(wèn)題，從而改善電脫鹽切水油泥環(huán)境，減緩換熱器管束的腐蝕。

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（作者單位：錦西石化分公司蒸餾車間）