煉化廠水冷器常見腐蝕形式與控制措施

王超

摘要：近年來對煉化廠生產(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。大約一年后，水冷器管經(jīng)常漏水，影響換熱器運行，生產(chǎn)成本上升。各個煉化廠的水冷卻器采用防腐覆蓋、陰極保護、材料再生、水質(zhì)控制等分解方法。同時，保證設(shè)備運行過程中冷卻系統(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)備過程中，進行了一項志愿者研究，以調(diào)查冷泄漏的潛在危險，并總結(jié)和分析工廠存在的問題，以制定有針對性的控制措施。通過這一系列步驟，可以成功解決水冷器中的腐蝕和結(jié)垢問題。

關(guān)鍵詞：水冷器;循環(huán)水垢下腐蝕;陰極保護;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，在各地的煉油廠和化工廠中對約2000臺水冷卻器進行了調(diào)查。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大約10%的冷水管道存在嚴(yán)重的生銹問題。為了設(shè)備運行穩(wěn)定，因此控制冷水生銹問題非常重要。

1水冷器常見腐蝕形式

（1）L-302/2冷卻塔，過濾區(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，管錐及焊道無明顯腐蝕，部分管道焊縫過濾管板。

（2）輕烴壓縮機E2002A，一種輕型后冷器烴壓縮機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)水通過提升機時，靠近水面容易出現(xiàn)死角，水流量低，容易測量，因水垢引起。另外，冷水箱中的水垢設(shè)計難度大，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)此類問題。

2主要腐蝕原因分析

（1）輕烴壓縮機出口冷卻器E2002A腐蝕原因分析

對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，各項內(nèi)容見表1。X射線衍射儀主要檢測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濾器。此時，污染物所在的管板成為陽極，無污染區(qū)成為陽極，形成一個小的原電池。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。污染越來越大，氧濃度差異越來越大，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，形成陽極，而316L不銹鋼管腐蝕能力高，形成陰極。高強度管錐保護，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，由于在裝置開工過程中采用了蒸汽對水冷器進行吹掃，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，操作不當(dāng)會導(dǎo)致管錐外側(cè)的織物部分破裂。此外，由于金屬起泡時使用蒸汽清洗冷水，涂層不會因受熱而輕微脫落，從而導(dǎo)致金屬體與循環(huán)水直接接觸。由于金屬的強度低于溶解在旋轉(zhuǎn)水中的氧的強度，因此金屬為陽極，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、各種細菌、生物泥、附著率、腐蝕率等各項指標(biāo)需要及時監(jiān)控并進行處理。

（2）循環(huán)水通過通道時，流速不能低于0.9m/s，循環(huán)水通過殼區(qū)時，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60℃，溫度調(diào)得過大，會增加關(guān)閉的傾向。建議您在機組正常運行后每季度測量一次每臺冷水機的流量和出水溫度，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)時管塊內(nèi)壁光滑平整，管塊無明顯腐爛。然而，不銹鋼材料經(jīng)常受到生銹爆炸的抑制。

（4）循環(huán)水通過殼程時，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，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)過程。

4結(jié)語

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生銹和結(jié)垢不同，但冷銹是一樣的。考慮到各工廠冷水機組存在的問題，需要定期在現(xiàn)場進行研究和測試，及時更新并完善工廠的水管理系統(tǒng)，減少水冷器腐蝕，為機組安全運行和長期穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

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