換熱設(shè)備的腐蝕破壞及防護(hù)措施有哪些？有哪些需要注意的地方，下面這篇關(guān)于換熱設(shè)備的腐蝕破壞及防護(hù)措施分析報(bào)告，和大家一起分享一下！

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了金屬腐蝕的類型、危害，并對(duì)換熱設(shè)備腐蝕進(jìn)行調(diào)查，概括了腐蝕控制方法,并以驟冷塔冷凝器為例, 通過剖析腐蝕產(chǎn)生的原因,重點(diǎn)介紹了換熱設(shè)備腐蝕破壞原因、防護(hù)措施及其防護(hù)效果。 

關(guān)鍵詞：換熱設(shè)備；腐蝕；防護(hù)方法 

中圖分類號(hào)：TQ051 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1671-7953(2009)02-0113-03 

換熱器是石油化工行業(yè)中應(yīng)用最廣的設(shè)備，通常約占工藝設(shè)備總質(zhì)量的40 % ，其中換熱設(shè)備中大約有1/ 3 是水冷器，占建廠投資費(fèi)用的20 %左右。換熱器性能的優(yōu)劣直接影響整套裝置的平穩(wěn)運(yùn)行及企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。近幾年來(lái)，由于石油化工原料越來(lái)越多樣化，換熱設(shè)備的腐蝕問題日益突出，設(shè)備的防腐蝕問題已得到石油化工行業(yè)的特別關(guān)注。腐蝕和結(jié)垢是換熱設(shè)備的兩大問題。因此，對(duì)國(guó)內(nèi)外石油化工行業(yè)換熱設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢原因及防護(hù)措施進(jìn)行分析和研究很有必要。 

1 金屬腐蝕的常見類型 

金屬和它所處的環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)或物理作用，引起金屬的變質(zhì)和破壞，稱為金屬腐蝕，石油化工行業(yè)換熱器在生產(chǎn)運(yùn)行過程中由于苛刻惡劣的使用條件，在高溫液相、氣相或者多相腐蝕性介質(zhì)的腐蝕、沖刷等作用下?lián)Q熱器常見的腐蝕類型有均勻腐蝕、點(diǎn)蝕坑蝕、縫隙腐蝕、垢下腐蝕、沖刷腐蝕、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、氯化物應(yīng)力腐蝕開裂及露點(diǎn)腐蝕等數(shù)種［1-4］，導(dǎo)致?lián)Q熱器腐蝕、穿孔、泄漏而遭到破壞，使用壽命縮短，造成直接、間接的巨大經(jīng)濟(jì)損失。 

2 腐蝕的危害及換熱設(shè)備腐蝕情況調(diào)查 

腐蝕現(xiàn)象遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域， 材料腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家每年因金屬腐蝕所造成的直接損失占全年國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%～4% 。 目前，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7000億美元，間接損失(如停工、停產(chǎn))則更大。腐蝕破壞在石油化工生產(chǎn)中普遍存在，在設(shè)備破壞中占相當(dāng)大比例。換熱設(shè)備是石油化工企業(yè)中一種常見設(shè)備， 由于換熱設(shè)備的特殊結(jié)構(gòu)和介質(zhì)，換熱設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象就更加突出。一般一臺(tái)普通碳鋼列管換熱器平均使用壽命不到兩年。2004年某化工公司裝置大檢修期間，我們對(duì)換熱設(shè)備進(jìn)行了腐蝕情況調(diào)查(見表1)，管束腐蝕如圖1所示。 

從表1中腐蝕調(diào)查和抽出的管束腐蝕圖片可以看出： 

1）管束存在較多的黃色銹蝕產(chǎn)物，金屬表面產(chǎn)生較多的點(diǎn)蝕坑連成一片，形成均勻腐蝕。 

2）常頂冷凝器和減壓頂冷凝器管束外壁多數(shù)都是鐵銹，有較多的銹蝕產(chǎn)物已經(jīng)把管束間的間距堵死。如果是碳鋼管束，不進(jìn)行防腐， 

大部分也就是用一年左右。由于HCl-H2S-H2O類型的腐蝕與高速流體沖蝕和環(huán)境介質(zhì)溫度的綜合作用，引起坑蝕、溝槽、穿孔等現(xiàn)象。金屬表面存在大量的銹蝕產(chǎn)物，管子腐蝕很厲害。 

3）初頂、常頂空冷器，對(duì)空冷器解體檢查，發(fā)現(xiàn)空冷器管束內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，平均減薄2mm，產(chǎn)生的銹垢附著在管內(nèi)壁，兩端管箱內(nèi)積累了大量腐蝕產(chǎn)物，管箱地面和側(cè)面出現(xiàn)大量蝕坑，并連成一片，屬于均勻腐蝕（2）。綜上所述，換熱管腐蝕較嚴(yán)重。由于換熱管腐蝕造成泄漏，被迫停產(chǎn)，導(dǎo)致企業(yè)效益下降。所以解決換熱設(shè)備的腐蝕問題在化工企業(yè)中具有重要的意義。 

3 腐蝕控制方法 

從現(xiàn)有的腐蝕控制方法，主要有以下幾種： 

1）根據(jù)使用的環(huán)境，正確地選用耐腐蝕金屬材料或非金屬材料。 

2）有機(jī)涂料防護(hù)以及高溫滲鋁、滲鋅等方法。 

3）采用各種改善腐蝕環(huán)境的措施，如在封閉或循環(huán)境的體系中使用緩蝕劑，以及脫氣、除氧和脫鹽等。 

4）采用電化學(xué)保護(hù)法，包括陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)。 

5）在基材上施工保護(hù)涂層，包括金屬涂層和非金屬涂層。 

其中有機(jī)涂料防護(hù)是最經(jīng)濟(jì)而有效的方法。 

4 換熱設(shè)備腐蝕防護(hù)應(yīng)用實(shí)例 

4.1 換熱器使用情況介紹 

1）某公司驟冷塔冷凝器，此設(shè)備是EDC裂解法VCM生產(chǎn)裝置中急冷單元的一臺(tái)換熱器。根據(jù)工藝條件，離開驟冷塔頂?shù)牧呀鈿獠糠衷贓DC預(yù)熱器和驟冷塔冷凝器中冷凝，未冷凝相送到后續(xù)單元，冷凝液送到驟冷塔回流罐，另一部分送到后續(xù)單元。一方面降低后續(xù)系統(tǒng)的壓力從而減輕冷凍負(fù)荷，另一方面熱量的循環(huán)利用又節(jié)約了能源。驟冷塔冷凝器為固定管板式換熱器，換熱管材質(zhì)為10#鋼，管板為16Mn，殼體為16MnR。該設(shè)備用于將急冷塔頂?shù)腍CL、VCM、EDC混合氣體從130℃冷凝到40℃，管程介質(zhì)為上述混合氣體，殼程為循環(huán)冷卻水。設(shè)備在投入使用四個(gè)月后發(fā)生泄漏，根據(jù)泄漏的嚴(yán)重性，做了報(bào)廢處理。為了研究設(shè)備的泄漏原因，將發(fā)生泄漏的設(shè)備進(jìn)行拆檢。發(fā)現(xiàn)有三根換熱管的中部發(fā)生腐蝕穿孔，這三根換熱管分布在換熱器管板的不同方位。從發(fā)生泄漏的換熱管的腐蝕情況分析，腐蝕是從換熱管的外壁開始的。我們又隨機(jī)地取出了三根未發(fā)生泄漏的換熱管，發(fā)現(xiàn)管子的外壁都包覆著一層沉積物，其主要成份是鐵鹽、鎂鹽和泥砂。將沉積物清除，發(fā)現(xiàn)換熱管表面存在普遍的點(diǎn)蝕痕跡，如圖2所示［3］。 

4.2 腐蝕原因分析 

根據(jù)腐蝕現(xiàn)象，對(duì)循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行分析，循環(huán)水中Cl-含量為460PPM，PH值為中性，初步判定點(diǎn)蝕的直接原因?yàn)檠�環(huán)水中Cl-含量高，形成HCl-H2S-H2O類型的腐蝕。 

當(dāng)離開驟冷塔頂?shù)牧呀鈿獠糠衷贓DC預(yù)熱器和驟冷塔冷凝器中冷凝，溫度降低到水的露點(diǎn)時(shí)，HCl溶解水中形成鹽酸。由于Cl-作用，破壞了金屬鈍化膜。在酸性條件下產(chǎn)生的Fe2+附著在金屬表面，使混合氣流動(dòng)受到阻礙，電解質(zhì)擴(kuò)散受到限制被阻塞在空腔內(nèi)。而腐蝕介質(zhì)的化學(xué)成分與整體管線介質(zhì)存在較大差異，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，形成點(diǎn)蝕坑。點(diǎn)蝕形成后，蝕孔內(nèi)金屬處于活化狀態(tài)(電位較負(fù))，蝕孔外的金屬表面仍處于鈍化狀態(tài)(電位較正)。于是蝕孔內(nèi)外構(gòu)成了膜-孔電池。孔內(nèi)金屬發(fā)生陽(yáng)極溶解形成Fe2+離子。 

孔內(nèi)：陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e 

孔外：陰極反應(yīng)：1/2O2+H2O+2e→2(OH)- 

孔口：PH值增高，產(chǎn)生二次反應(yīng)： 

Fe2++2(OH)-→Fe(OH) 2 

Fe(OH) 2+2 H2O+ O2→Fe(OH) 3 

Fe(OH) 3沉積在孔口形成多孔的蘑菇狀殼層。使孔內(nèi)外物質(zhì)交換困難， 孔內(nèi)介質(zhì)相對(duì)孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)。 孔內(nèi)O2濃度繼續(xù)下降，孔外富氧形成氧濃差電池。 其作用加速了孔內(nèi)不斷離子化。 孔內(nèi)Fe2+濃度不斷增加， 為保持電中性，孔外CL-向孔內(nèi)遷移， 并與孔內(nèi)Fe2+形成可溶性鹽FeCL2。 孔內(nèi)氯化物濃縮、 水解使孔內(nèi)PH值下降， PH值可達(dá)2～3 ，點(diǎn)蝕以自催化過程不斷發(fā)展下去。 

孔底，由于孔內(nèi)的酸化， H+去極化的發(fā)生及孔外去極化的綜合作用， 加速了孔底金屬的溶解速度。 從而使孔不斷向縱深迅速發(fā)展， 嚴(yán)重時(shí)可蝕穿金屬斷面。 當(dāng)管壁被穿透后，管程的高壓介質(zhì)VCM+HCL+EDC進(jìn)入殼程， 純的HCL氣體遇殼程的循環(huán)水變成鹽酸， 加快了腐蝕速度。 這從發(fā)生泄漏的換熱管附近的換熱管外壁的腐蝕情況，證實(shí)了這一點(diǎn)。 

4.3 腐蝕防治措施 

1）脫除循環(huán)水中的Cl-，改變循環(huán)水水質(zhì)，這是控制驟冷塔冷凝器腐蝕的有效手段（3）（4）。該防腐措施的基本原理是盡可能降低循環(huán)水中鹽的含量，抑制氯化氫的發(fā)生，中和已生成的酸性腐蝕介質(zhì)，改變腐蝕環(huán)境和在設(shè)備表面形成的防護(hù)屏障。冷凝器的腐蝕環(huán)境主要是低溫HCl-H2S-H2O，由于驟冷塔冷凝器中的Cl-鹽類的水解，因此生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制鹽含量；同時(shí)注入中和劑，將冷凝水的PH值控制在7.5～8.5之間，若PH值過低達(dá)不到防護(hù)效果，PH值過高則易發(fā)生結(jié)鹽。該系統(tǒng)裝置中原循環(huán)水補(bǔ)水為深井水， 其含鹽量為1200～4800mg/L ，后改為苦咸水淡化水，其含鹽量為120～300mg/L，大大改善了循環(huán)水水質(zhì)， 減緩了腐蝕速度， 延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)行周期［4］。 

2）采用防腐涂料進(jìn)行設(shè)備防腐，效果更加顯著。驟冷塔冷凝器采用TH847涂料進(jìn)行防腐處理。TH847涂料具有耐酸、耐堿、耐水、耐高溫和抗腐蝕、抗沖、阻垢等特點(diǎn)。此涂料是由底漆和面漆溶濟(jì)配套組成，涂料由高分子量的環(huán)氧樹脂、補(bǔ)強(qiáng)樹脂、有機(jī)硅樹脂為主要成膜物質(zhì)，有防腐導(dǎo)熱顏料、防沉淀劑、增塑劑和催化劑組份配制而成。在防腐施工前，對(duì)換熱器列管變形擠靠、管內(nèi)機(jī)械雜質(zhì)堵塞、嚴(yán)重磨損、腐蝕程度等影響涂裝質(zhì)量的問題進(jìn)行重點(diǎn)驗(yàn)收；并管程內(nèi)噴砂除銹將換熱器平放在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，對(duì)管程內(nèi)壁噴砂除銹，管道內(nèi)吹掃清理干凈內(nèi)表面殘留的鋼砂和浮塵。涂裝后在高溫下樹脂交聯(lián)固化成膜。涂膜堅(jiān)硬、柔韌、光潔具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性能。設(shè)備焊口應(yīng)平穩(wěn)，管束經(jīng)過試壓、試漏，表面無(wú)尖角，無(wú)焊疤。涂裝環(huán)境溫度15℃；相對(duì)濕度??85% 。室內(nèi)涂裝，涂裝前對(duì)設(shè)備進(jìn)行表面處理(管程、殼程)，包括：化學(xué)除油、機(jī)械除銹、鈍化處理、磷化處理、涂裝固化等［5］。要求底漆二道，面漆二道。當(dāng)當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到85%，鋼材表面溫度低于大氣露點(diǎn)3℃以上時(shí)固化反應(yīng)過快，容易產(chǎn)生氣泡；同樣一道涂膜不可以過厚，固化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體難以放出，造成涂膜弊病。因此要注意以下影響質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵：①涂裝環(huán)境相對(duì)濕度??85%停止噴砂作業(yè)和涂裝；②避免高溫高濕的環(huán)境下施工，單道涂膜不可以過厚；③涂層質(zhì)量控制a目測(cè)或者內(nèi)窺鏡逐管檢查防腐層外觀質(zhì)量：表面是否平整、光滑、有無(wú)漏涂和流淌現(xiàn)象。b涂層厚度檢測(cè)：涂層實(shí)干后，采用點(diǎn)式測(cè)厚儀進(jìn)行厚度測(cè)定，涂膜厚度應(yīng)該大于160μm；④對(duì)涂層的連續(xù)完整性進(jìn)行檢查：采用高壓電火花檢漏儀對(duì)防腐管程進(jìn)行電火花檢漏；⑤進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理：隨時(shí)跟進(jìn)，及時(shí)解決問題。 

3）設(shè)備制作質(zhì)量控制: 根據(jù)裝置中所使用的換熱器生產(chǎn)廠家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 對(duì)換熱器的運(yùn)行周期進(jìn)行比較， 選擇設(shè)備運(yùn)行周期比較長(zhǎng)的廠家進(jìn)行新設(shè)備加工。 在制作過程中， 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)制， 重要環(huán)節(jié)把關(guān)。 有效地改善了加工質(zhì)量， 延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)行周期。 

4）采用涂鍍層和陰極保護(hù)聯(lián)合防腐措施。采用化學(xué)穩(wěn)定性高且有較強(qiáng)防腐蝕、耐溫、耐油性能的非晶態(tài)Ni-P化學(xué)鍍層，可提高設(shè)備的耐Cl-性能，同時(shí)采用陰極防護(hù)措施，以便阻止針孔腐蝕強(qiáng)度。 

5）采用水洗加注緩釋劑。采用水洗加注緩釋劑即可防止驟冷塔結(jié)鹽，又可控制冷凝器腐蝕，生產(chǎn)實(shí)踐證明，這是一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)有效的防腐措施。 

4.4 腐蝕防治措施效果評(píng)價(jià) 

從上表可以看出， 以上措施確實(shí)可行， 設(shè)備運(yùn)行周期有了較大提高。 

5 結(jié)論 

換熱設(shè)備的腐蝕問題是一個(gè)長(zhǎng)期需要探討的課題， 加強(qiáng)對(duì)腐蝕的原因的分析和認(rèn)識(shí)， 廣泛采用防腐蝕的新工藝、新經(jīng)驗(yàn)、新方法，逐步對(duì)設(shè)備腐蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 加強(qiáng)管理， 才能逐步找到有效而經(jīng)濟(jì)的防腐措施， 保證化工生產(chǎn)的穩(wěn)定、正常運(yùn)行。 

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