化工裝置水冷器腐蝕分析與防護

曹圣賢，郭新營（中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽　471012）

化工裝置水冷器腐蝕分析與防護

曹圣賢，郭新營
（中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽471012）

水冷器是石油化工裝置生產(chǎn)的重要設備之一，針對腐蝕因素進行分析，采取水處理、涂防護涂層、優(yōu)化工藝操作，清洗結(jié)垢等方法進行水冷器腐蝕防護。

化工水冷器；腐蝕；防護

1　引言

水冷器在化工裝置的應用十分廣泛，其重要性也是顯而易見的，對化工裝置水冷設備的腐蝕性影響因素有很多，如：水冷器進出口溫差、高溫沉降、循環(huán)水中溶解的氧、微生物的存在，水冷器最為普遍的破壞形式就是腐蝕問題，能夠有效地延緩水冷器的腐蝕速率，是延長水冷器壽命的關(guān)鍵。一般說來，水冷器更換的經(jīng)濟費用都比較大，但因為水冷設備管束腐蝕穿孔和泄漏而造成介質(zhì)互竄的經(jīng)濟損失更大。因此，控制好水冷器的腐蝕是延長化工裝置水冷設備使用壽命的關(guān)鍵因素。

2　腐蝕影響因素

2.1pH值

鋼在水中的pH值在4.3～10之間，一般腐蝕影響程度較小，當pH＜4.5時腐蝕速度會迅速加快。

2.2硬度

水的硬度即為水中鈣離子濃度和鎂離子濃度之和。當水中鈣與鎂離子濃度比較高時，就會和冷卻水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根等起作用，反應生成碳酸鈣、磷酸鈣和硅酸鎂垢，從而引起垢下腐蝕。

2.3溶解氧及固體

溶解在水中的氧氣是參加化學反應的氧化劑，因此它加快促進設備的腐蝕。當冷卻水中氧的濃度分布不均勻時，就會形成氧的濃差電池，從而造成局部腐蝕。溶解固體會影響水的電導率，含鹽濃度增加，水的電導率增加，加快腐蝕，而懸浮物引起浸蝕和機械腐蝕，或沉積在金屬表面上形成局部腐蝕。

2.4溫度

水冷設備在不同溫度條件下，腐蝕速率是各不相同的。一般來說，高溫使水冷器的腐蝕速率加劇，特別是在有沸騰、汽化或過熱的條件下更明顯。

2.5流速

水流的流態(tài)可以分為層流和湍流。通常沿著金屬表面有一薄的層流水膜，層流層阻礙了溶解氧擴散到金屬表面。當流速增加，氧的擴散速度增高，因此腐蝕也隨之增大，這一結(jié)論只適用于沒有使用緩蝕劑的碳鋼和水體系的均勻腐蝕。對于有緩蝕劑的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)適當增加流速一般說來是有利的，流速低溶解固體容易沉降結(jié)垢。

3　腐蝕防護措施

3.1冷卻水水處理

循環(huán)冷卻水，由于濃縮倍數(shù)（2.5～4）提高，就使水中鹽類物質(zhì)在水冷器上沉積結(jié)垢，增大了氯離子、硫酸根離子等酸性離子的濃度，加速腐蝕。通過加入一定比例的阻垢劑、緩蝕劑對冷卻水進行水處理，以達到降低設備腐蝕與結(jié)垢。通過進一步調(diào)整完善水處理藥劑配方以及相應的控制參數(shù)（pH、濃縮倍數(shù)等），提高其阻垢、緩蝕效果，特別是緩蝕效果，適當提高循環(huán)水的堿度。嚴把水處理劑的質(zhì)量關(guān)，特別是非經(jīng)常使用的黏泥剝離劑、清洗劑、預膜劑等的質(zhì)量。使用環(huán)保型藥劑，逐漸向低磷和無磷配方過渡。加水處理劑（包括加酸）時要精心操作，嚴格按照操作規(guī)程執(zhí)行，確保循環(huán)水的pH值、總堿度和藥劑濃度在控制范圍內(nèi)。盡管控制了水質(zhì)與濃縮倍數(shù)，但通常對腐蝕防御并不理想，要徹底避免結(jié)垢還比較困難，仍會產(chǎn)生垢下腐蝕，還需定期進行化學清洗。

3.2結(jié)垢清理

多數(shù)水冷器的管程為循環(huán)水，當與高溫介質(zhì)進行換熱時，容易在管束內(nèi)壁結(jié)垢形成垢層，使水冷器換熱效率下降。對結(jié)垢情況較重的設備，需要采取化學清洗方式以減緩垢下腐蝕。

在結(jié)合裝置檢修或長期停用的設備，在拆卸設備的情況下，可采用高壓射流技術(shù)，清洗效果好，費用低、效率高。對腐蝕嚴重的設備先用高壓水槍將其中的雜質(zhì)清除干凈。排凈設備內(nèi)存水，并用風沿掃線流程將各死角處的存水排凈。有條件可采用氮氣保護，向系統(tǒng)內(nèi)充入氮氣，并保持一定的正壓，以防止外界空氣進入。

3.3涂防腐蝕涂料

防腐涂料一般由惰性的粘結(jié)劑及固體劑組成，與介質(zhì)不發(fā)生化學反應。水冷器使用防腐涂料，可以把化學反應介質(zhì)和設備表面隔絕開來。涂層在設備表面覆蓋了一層漆膜，屏蔽性良好的膜在金屬表面形成了陰極保護，從而避免金屬腐蝕。涂層根據(jù)需要會加入顏料、填料和助劑，而氧化性顏料與金屬接觸能發(fā)生一定的化學反應，形成保護性薄膜。由于保護性膜的存在，可以起到鈍化金屬的作用。

根據(jù)工藝生產(chǎn)特征和物料介質(zhì)的性質(zhì)的不同，要選擇合適的防腐涂料。在進行防腐涂料施工的過程中，要保證涂設備上氧化物及銹蝕得到徹底的清除，表面清潔、干燥，無雜質(zhì)，涂覆時涂層均勻，與設備之間形成牢固的粘接，充分保證設備得到完全的包裹，從而真正起到隔絕防腐的作用。

3.4優(yōu)化工藝操作，加強監(jiān)控

進一步優(yōu)化各類工藝參數(shù)，在裝置總循環(huán)量不變的情況下合理控制各循環(huán)水水冷器的冷后溫度，控制各水冷器循環(huán)水流速。提高高位水冷器的壓力、流速，減少水冷器垢類沉積，從而減輕水冷器的腐蝕速率。

4　結(jié)束語

水冷器是化工生產(chǎn)中十分重要的設備，其在化工生產(chǎn)中會接觸到各種化學介質(zhì)。這就要求水冷設備具有較強的抗腐蝕特性，而采用單一防腐措施免不了總有一定的欠缺，減緩設備腐蝕的措施有多種，應從其使用及經(jīng)濟性等方面綜合考慮，從確保水冷設備安全運行出發(fā)，優(yōu)勢互補，達到單一措施難以達到的最佳效果。

[1] 張秋霞.材料腐蝕與防護[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[2] 張云蘭，劉建華.非金屬工程材料[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.

[3] 黃永昌.金屬腐蝕與防護[M].上海：上海交通大學出版社，1999.

Chemical Plant Water Cooler Corrosion Analysis and Protection

Cao Sheng-xian，Guo Xin-ying

Water is one of the important petrochemical plant production equipment，analyze the factors for corrosion to take water，protective coatings applied to optimize process operation，scaling and other methods of cleaning water coolers corrosion protection.

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TQ320.52

B

1003-6490（2016）03-0113-02

2016-02-29

曹圣賢（1988—），河南伊川人，助理工程師，主要從事聚丙烯生產(chǎn)設備技術(shù)管理工作。