換熱器設(shè)備的腐蝕原因分析及解決措施

邢通達

摘要：通過對石油化工裝置換熱器設(shè)備泄漏故障產(chǎn)生的原因進行分析，并針對換熱器設(shè)備在生產(chǎn)運行中存在的具體實際問題進行分析，最后提出了相應(yīng)解決辦法和預(yù)防措施，以保證換熱器設(shè)備的長周期穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵字：換熱器、腐蝕、結(jié)垢、檢修

前言

換熱器設(shè)備是石油化工生產(chǎn)裝置中設(shè)備的重要組成部分，在石油化工重大設(shè)備中占有很大的比例，將近占到整個生產(chǎn)裝置工藝設(shè)備總質(zhì)量的百分之四十左右，在熱交換設(shè)備中大約有三分之一是水冷器。換熱器設(shè)備的運行狀態(tài)關(guān)系到石油化工生產(chǎn)裝置能否安全平穩(wěn)運行，而結(jié)垢與腐蝕是影響換熱器設(shè)備安全運行的兩大重要因素。結(jié)垢會導(dǎo)致?lián)Q熱器的冷熱交換效率下降，使裝置能耗增加，而且換熱器內(nèi)部管束表面結(jié)垢以后，還會導(dǎo)致產(chǎn)生特定的垢下腐蝕。腐蝕會致?lián)Q熱器內(nèi)部管束穿孔，發(fā)生泄漏，兩種冷熱交換介質(zhì)相互污染混合在一起，影響石油化工裝置生產(chǎn)質(zhì)量；因此，換熱器設(shè)備的防腐蝕措施是保證石油化工生產(chǎn)裝置長周期、平穩(wěn)、安全運行、節(jié)能降耗的重要手段。

一、換熱器設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕原理分析

換熱器設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕根據(jù)工作介質(zhì)不同，在管束的內(nèi)表面與外表面均會產(chǎn)生結(jié)垢或腐蝕。石油化工生產(chǎn)裝置中換熱器設(shè)備所接觸的工作介質(zhì)主要是油、油氣、水等三種介質(zhì)。根據(jù)各石油化工生產(chǎn)裝置換熱器設(shè)備嚴重的腐蝕問題，雖然對于流通介質(zhì)為水的一側(cè)，可以通過水質(zhì)穩(wěn)定進行預(yù)防處理；輕油或油氣一側(cè)通過工藝防腐蝕措施加以解決。但是在生產(chǎn)中由于工藝操作條件的波動仍會導(dǎo)致?lián)Q熱器設(shè)備局部在苛刻條件下發(fā)生結(jié)垢與腐蝕。

（1）石油化工換熱器設(shè)備結(jié)垢與腐蝕的主要原因分析：

1）在生產(chǎn)裝置中由于換熱器設(shè)備年久失修或者經(jīng)過多次檢維修，設(shè)備更新?lián)Q代跟不上，多年長時間運行。

2）石油化工生產(chǎn)裝置大部分在工藝流程上存在先天性的設(shè)計缺陷，比如：換熱器設(shè)備位置高，系統(tǒng)管線長；換熱器設(shè)備串聯(lián)，而進出口管徑太細等缺陷因素，會造成冷介質(zhì)管道內(nèi)循環(huán)水流量小，流速低，水中的懸浮物沉積會導(dǎo)致產(chǎn)生垢下腐蝕。油或油氣熱一側(cè)介質(zhì)溫度較高，冷熱溫差較大，會加速換熱器設(shè)備管束腐蝕；而且隨著裝置改建、擴建，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的改造跟不上更新?lián)Q代速度。

3）換熱器設(shè)備在運行操作上重視不夠，在實際生產(chǎn)操作中一般只關(guān)心換熱器的出水口溫度，而不考慮循環(huán)水的流速，進水側(cè)閥門開度調(diào)整比較頻繁，閥門有時開度太小，有些只有1～2扣，造成冷卻循環(huán)水流速過低，加劇了換熱器設(shè)備內(nèi)部管束的堵塞、腐蝕與結(jié)垢。

4）冷卻循環(huán)水清洗預(yù)膜造成換熱器設(shè)備腐蝕。冷卻循環(huán)水在清洗預(yù)膜期間，循環(huán)水處于酸性狀態(tài)，水的平均PH值一般在2.5～5.5左右，這樣一旦清洗預(yù)膜工藝控制差，清洗或預(yù)膜完成，一旦排水不及時，酸性水停留在系統(tǒng)時間過長，很容易對系統(tǒng)中的換熱器設(shè)備造成腐蝕。

5）換熱器設(shè)備制造、防腐、檢修質(zhì)量差。換熱器設(shè)備制造材質(zhì)存在抗腐蝕不強的問題。而進行檢維修的施工隊伍人員素質(zhì)差，對焊接、堵漏、安裝、試壓等關(guān)鍵環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴，沒有一套完整的質(zhì)量保證措施，以致經(jīng)常出現(xiàn)剛維修過的換熱器設(shè)備再次內(nèi)部管束泄漏的情況。

二、換熱器設(shè)備的防腐蝕措施

針對換熱器設(shè)備輕冷卻循環(huán)水側(cè)與油氣側(cè)的腐蝕問題，通常采用在換熱器管束表面噴涂TH901或者TH847等防腐涂層的辦法延緩腐蝕。

盡量提高冷卻循環(huán)水的流速，使其流速不超設(shè)計范圍，盡可能使換熱器中的循環(huán)冷卻水溫度不超過設(shè)計溫度，這樣以利于減少雜質(zhì)、污物等的沉積和水處理藥劑的分解、積垢，減緩垢下腐蝕情況，提高換熱器的冷熱交換效率。

常見的換熱器結(jié)垢方式通常有四種：化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢、生物結(jié)垢、顆粒結(jié)垢和晶體結(jié)垢。換熱器設(shè)備主要存在的結(jié)垢方式為生物結(jié)垢：循環(huán)冷卻水中存在的微生物是導(dǎo)致?lián)Q熱器冷熱交換效率下降的主要成因。換熱器中流通冷卻循環(huán)水的一側(cè)有助于微生物及細菌的生長，致使在換熱器表面形成厚度約為1mm甚至更厚的結(jié)垢沉淀物，成為影響換熱器冷熱交換效率的阻力。

三、在換熱器設(shè)備方面應(yīng)采取的措施及建議

1）對關(guān)鍵的換熱器設(shè)備可以采取更換新型蝶簧墊片、進行材質(zhì)升級、更新改造和防腐蝕處理等手段，例如某年石化公司在大修期間，對十余臺主要換熱器設(shè)備更換增加新型蝶簧墊片，大大降低了換熱器設(shè)備管箱墊片的泄漏率，保證了裝置長周期生產(chǎn)運行。

2）進行工藝技措改造，改善換熱器設(shè)備的操作環(huán)境。例如，通過增大冷卻循環(huán)水一側(cè)進出口管徑，增加冷卻循環(huán)水流速，改變工藝操作流程等辦法，來減緩換熱器設(shè)備腐蝕速度，延長換熱器的使用周期。

3）冷卻循環(huán)水系統(tǒng)實施清洗、預(yù)膜。由于冷卻循環(huán)水存在雜質(zhì)臟物的情況，使換熱器管束堵塞情況嚴重，產(chǎn)生結(jié)垢層腐蝕現(xiàn)象。某年石化公司生產(chǎn)在裝置停工檢修時，對檢修的換熱器設(shè)備采用高壓射流進行沖洗，同時平時又根據(jù)生產(chǎn)需要對裝置中需要維修的換熱器設(shè)備進行沖洗。對水處理系統(tǒng)進行了清洗預(yù)膜，從目前情況來看，清洗預(yù)膜效果一般，不是很理想，換熱器及系統(tǒng)內(nèi)管線銹垢、粘泥沒有完全清理干凈，僅僅過了幾個月就發(fā)現(xiàn)存在結(jié)垢嚴重現(xiàn)象。

4）對換熱器設(shè)備制造、檢修質(zhì)量差方面，建立質(zhì)量保證體系，加強監(jiān)督檢查。針對換熱器設(shè)備制造要嚴把質(zhì)量關(guān)，尤其是材質(zhì)檢查，必須滿足防腐蝕要求。針對換熱器設(shè)備的檢修過程，生產(chǎn)車間、機動科和檢修施工單位要嚴格檢查檢修程序，對焊接、堵漏、安裝、試壓等關(guān)鍵工序，實行層層嚴格監(jiān)督把關(guān)，嚴把質(zhì)量關(guān)，杜絕出現(xiàn)一切質(zhì)量問題。

5）對換熱器設(shè)備定期進行監(jiān)測，調(diào)整運行操作狀態(tài)。建議組織對全生產(chǎn)裝置范圍內(nèi)的冷熱交換設(shè)備每年進行多次的水質(zhì)化驗分析與普查監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析數(shù)據(jù)，對清洗剝離劑進行完善，對換熱器設(shè)備冷卻循環(huán)水側(cè)的流速及熱介質(zhì)溫度在設(shè)計范圍內(nèi)進行相應(yīng)的調(diào)整，保持適合的溫度和流速，從而對全生產(chǎn)裝置用水量進行合理分配，達到節(jié)能降耗的目的。

6）強化水處理藥劑的管理，選用最優(yōu)的水穩(wěn)劑配方。可以請有關(guān)專家到現(xiàn)場取粘泥垢樣進行化驗分析，研制開發(fā)新型水穩(wěn)劑配方，并逐步不斷完善進行更新改進。建議供水車間根據(jù)新型水穩(wěn)劑配方，調(diào)整工藝操作，摸索出最優(yōu)的工藝操作方案，制定冷卻循環(huán)水場操作規(guī)程，不斷提高冷卻循環(huán)水的質(zhì)量。

7）加大換熱器設(shè)備更新改造力度，以滿足設(shè)備長周期安全高效運行要求。對于多年運行的換熱器設(shè)備，設(shè)備使用已處于后期階段，到了該更新改造的時候，必須對換熱器設(shè)備進行更新?lián)Q代，不然換熱器設(shè)備將成為制約生產(chǎn)裝置長周期安全穩(wěn)定運行的一個重大隱患因素。

結(jié)束語

通過換熱器防腐蝕措施，可以加強換熱器設(shè)備運行管理。提高水質(zhì)運行操作，對水穩(wěn)劑進行改進，可消除循環(huán)水內(nèi)的污物雜質(zhì)，延長換熱器設(shè)備使用壽命，增強換熱器設(shè)備的熱交換效率，有效地控制換熱器設(shè)備的泄漏故障情況，減少和杜絕因換熱器設(shè)備故障引起的裝置非計劃停工，提高能源利用效率，保障生產(chǎn)裝置的經(jīng)濟效益。