煉油化工企業(yè)水冷器泄漏原因分析及防腐措施

丁激文

（中國(guó)石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

水冷器是以循環(huán)水為冷卻介質(zhì)的一類重要的冷換設(shè)備，在煉油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置中發(fā)揮著重要生產(chǎn)作用。在2017—2020年期間，中石油防腐蝕調(diào)查組對(duì)多家煉油化工企業(yè)在役水冷器12 577 臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)水冷器泄漏會(huì)造成設(shè)備停運(yùn)檢修、裝置局部系統(tǒng)停工、循環(huán)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，甚至污染廠區(qū)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)，嚴(yán)重影響煉油化工企業(yè)的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

1 煉油化工企業(yè)水冷器腐蝕現(xiàn)狀

在2017—2020 年，對(duì)27 家煉油化工企業(yè)共計(jì)12 577 臺(tái)在役水冷器管束泄漏率進(jìn)行調(diào)查。

（1）1188 臺(tái)出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，平均年泄漏率為2.36%。其中，大連石化的泄漏率最低、為0.61%，長(zhǎng)慶石化的最高、為6.08%；高于平均年泄漏率的企業(yè)有11 家，小于平均年泄漏率的企業(yè)有16 家（圖1）。

圖1 各煉油化工企業(yè)水冷器管束泄漏率曲線

（2）企業(yè)的水冷器管束平均年更換率為3.04%。其中，云南石化的平均年更換率最低、為0.52%，哈爾濱石化最高、為9.91%；高于平均年更換率的石化企業(yè)有13 家，小于平均年更換率的有14 家（圖2）。

圖2 各煉油化工企業(yè)水冷器管束更換率曲線

（3）水冷器管束泄漏率與更換率有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即水冷器管束泄漏率較高的企業(yè)其更換率也較高，水冷器管束泄漏率較低的企業(yè)其更換率也較低（圖3）。大連石化、大港石化、克拉瑪依石化、哈爾濱石化等企業(yè)的水冷器泄漏率較低，但更換率卻很高，原因是企業(yè)的預(yù)知性檢修更換水冷器臺(tái)數(shù)較多。因此，水冷器泄漏率與更換率符合上述規(guī)律。

圖3 各煉油化工企業(yè)水冷器管束平均年泄漏率及更換率對(duì)應(yīng)圖

2 水冷器泄漏原因分析

通過(guò)對(duì)水冷器現(xiàn)狀的調(diào)查分析，造成水冷器泄漏的主要原因有循環(huán)水水質(zhì)差、水冷器流速偏低、工藝側(cè)腐蝕、設(shè)備本體缺陷等（圖4）。其中，循環(huán)水水質(zhì)差占比較高，為67.59%，因此企業(yè)應(yīng)持續(xù)優(yōu)化本企業(yè)的循環(huán)水水質(zhì)，消減由此引起的水冷器泄漏頻次；循環(huán)水流速偏低次之，為39.73%，有13 家企業(yè)因這一原因?qū)е滤淦餍孤┍壤笥?9.73%。經(jīng)調(diào)查分析，27 家企業(yè)中水冷器流速達(dá)標(biāo)率為79.37%，各企業(yè)水冷器流速達(dá)標(biāo)率在22.73%～94.98%，其中低于79.37%的企業(yè)有14 家。

圖4 水冷器泄漏原因比例

對(duì)水冷器泄漏率與流速達(dá)標(biāo)率關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水冷器流速達(dá)標(biāo)率較高（低）的企業(yè)，其因循環(huán)水流速偏低導(dǎo)致水冷器泄漏的比例偏低（高）（圖5）。例如，大慶石化的水冷器流速達(dá)標(biāo)率較高、為91.53%（水冷器流速達(dá)標(biāo)率為79.37%），所以其因流速偏低而導(dǎo)致水冷器泄漏的比例較小、為9.93%，遠(yuǎn)低于平均水平39.73%。

圖5 各煉油化工企業(yè)水冷器流速達(dá)標(biāo)率

單臺(tái)水冷器的泄漏原因往往是多方面的，這易造成企業(yè)泄漏率上升及泄漏危害增大。在27 家企業(yè)中，水冷器泄漏原因有2 種及以上的比例為29.55%，大于這數(shù)據(jù)的企業(yè)有13 家。

3 水冷器防腐現(xiàn)狀分析

針對(duì)水冷器的腐蝕泄漏情況，企業(yè)根據(jù)其自身實(shí)際情況采用了多種防腐措施。調(diào)查顯示，12 577 臺(tái)水冷器中采取防腐處理共有8140 臺(tái)，其中：采用涂鍍層防腐（涂料、滲鋁）的3397 臺(tái)，采用耐蝕材料防腐的2921 臺(tái)（優(yōu)于碳鋼材料的不銹鋼、稀土鋁合金等），采用陰極保護(hù)的2031 臺(tái)，采用反沖洗的2375 臺(tái)，采用2 種以上防腐措施的2329 臺(tái)，所占比例分別為41.73%、35.88%、24.95%、29.18%和28.16%（圖6）。

圖6 各煉油化工企業(yè)水冷器防腐處理情況

4 水冷器防腐措施

（1）開(kāi)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，持續(xù)完善供水水質(zhì)。加強(qiáng)循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及指標(biāo)管理，定期進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)異常水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展原因分析，并及時(shí)調(diào)整循環(huán)水注劑及工藝操作參數(shù)，持續(xù)完善循環(huán)水供水水質(zhì)，降低對(duì)水冷器的泄漏沖擊。

（2）定期開(kāi)展水冷器流速檢測(cè)工作，分析流速偏低異常原因并制定針對(duì)性管控措施。流速偏低易造成水中雜物及腐蝕介質(zhì)在管、殼程局部積聚，導(dǎo)致管束結(jié)垢堵塞或腐蝕，對(duì)水冷器的安全運(yùn)行危害較大。27 家企業(yè)企業(yè)均開(kāi)展了水冷器流速定期檢測(cè)，但部分水冷器流速偏低，主要原因有裝置節(jié)能要求水冷器流量控制較小、水冷器處于循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)末端、流速減緩等。

針對(duì)上述情況，應(yīng)先明確導(dǎo)致水冷器流速偏低的根本原因，再有的放矢，制定解決措施：若是水冷器循環(huán)水側(cè)進(jìn)口或是供水主線閥門(mén)開(kāi)度較小導(dǎo)致流速偏低，則須調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度，達(dá)到水冷器流速指標(biāo)[1]；若是水冷器處于循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的末端，通過(guò)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度無(wú)法實(shí)現(xiàn)流速達(dá)標(biāo)時(shí)，可考慮檢修窗口器增設(shè)增壓泵，提升循環(huán)水流速；或根據(jù)歷史使用周期制定預(yù)知性檢維修策略，定期更換管束；或在綜合考慮泄漏風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上進(jìn)行材料升級(jí)。

（3）嚴(yán)格水冷器涂料防腐施工質(zhì)量關(guān)，切實(shí)保障防腐效果。環(huán)氧樹(shù)脂類涂料防腐是各石化企業(yè)水冷器防腐的常用措施，但在進(jìn)行涂料防腐施工時(shí)應(yīng)注意把控以下關(guān)鍵工序，如管束表面基體處理質(zhì)量、涂層厚度、涂層針孔率等質(zhì)量參數(shù)以及涂層表面流掛、漏涂、鼓包等宏觀質(zhì)量缺陷，應(yīng)請(qǐng)第三方檢測(cè)單位進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，避免涂層因局部施工質(zhì)量缺陷而造成水冷器管束出現(xiàn)“大陰極、小陽(yáng)級(jí)”嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象[2]。

（4）強(qiáng)化反沖洗措施，減緩管束結(jié)垢堵塞及腐蝕。針對(duì)水冷器因循環(huán)水水質(zhì)差導(dǎo)致的管束結(jié)垢、堵塞及腐蝕問(wèn)題，定期進(jìn)行水槍清洗和化學(xué)清洗，亦可采取在線反沖洗措施。

（5）嚴(yán)格落實(shí)停工蒸汽吹掃過(guò)程中涂料防腐水冷器的防護(hù)要求。裝置停工期間進(jìn)行蒸汽吹掃時(shí)，對(duì)于涂料防腐的水冷器管束，無(wú)論是從涂層側(cè)或非涂層測(cè)，蒸汽吹掃溫度不得超過(guò)涂層設(shè)計(jì)允許溫度，防止損壞防腐涂層。

（6）綜合考慮水冷器腐蝕泄漏風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)濟(jì)成本，科學(xué)開(kāi)展預(yù)知性檢修更換。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)各煉油化工企業(yè)水冷器運(yùn)行效果調(diào)查與分析，發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行效果差異很大，水冷器運(yùn)行效果不好的煉油化工企業(yè)應(yīng)從設(shè)備管理與技術(shù)兩方面進(jìn)行原因分析，找出自身不足并向運(yùn)行效果較好的企業(yè)學(xué)習(xí)，采取有針對(duì)性的防腐蝕措施，不斷提升企業(yè)水冷器的運(yùn)行管理水平，持續(xù)降低水冷器泄漏率。