循環(huán)水換熱器腐蝕原因分析及應(yīng)對措施分析

岳斌彬

（大慶石化公司化工二廠，黑龍江 大慶 163714）

在化工生產(chǎn)的過程中，循環(huán)水換熱器經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕情況，但是，由于腐蝕的過程不同，導(dǎo)致?lián)Q熱器的腐蝕程度也有所不同，一般來說，循環(huán)水換熱器的腐蝕速率與其鐵離子的含量之間存在密切關(guān)系，而在循環(huán)水中，鐵離子的含量受到掛片的影響也導(dǎo)致設(shè)備腐蝕程度有所不同，只有針對不同程度的腐蝕，分析得出現(xiàn)有腐蝕的具體原因，才能做出有針對性的解決措施，也能從根本上保證循環(huán)水換熱器的使用效果和使用質(zhì)量。

1 循環(huán)水換熱器腐蝕情況出現(xiàn)的原因分析

1.1 結(jié)垢對于換熱器腐蝕情況的影響

（1）水中的鹽類。水中鹽類主要包含由鈣、鎂和鈉等離子形成的化合物。離子濃度越高，水的導(dǎo)電性越好，從而加速電化學(xué)腐蝕。其中，鈣和鎂離子是熱交換器腐蝕的重要因素?！豆I(yè)循環(huán)水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》要求“鈣硬度+堿度”不超過1000mg/L。一旦超過了這個規(guī)范的要求，高濃度的鈣和鎂離子很容易引起熱交換器的電化學(xué)反應(yīng)，并在金屬水垢以下引起腐蝕。

（2）水中的懸浮顆粒。隨著水中懸浮顆粒數(shù)量的增加，腐蝕速率也將增加，并且懸浮顆粒的沉積還將導(dǎo)致沉積物下發(fā)生金屬的電化學(xué)反應(yīng)。循環(huán)水中的濁度可以判斷出懸浮顆粒的量。濁度也是水質(zhì)的綜合指標(biāo)。除了指示懸浮固體的數(shù)量外，它們還間接反映水中的微生物。減少濁度是防止沉積的有效手段。SH3099-2000（石油化工和石油化工行業(yè)的給排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，煉油行業(yè)的濁度不得超過20FTU，其他行業(yè)的濁度不得超過10FTU。水濁度指數(shù)達(dá)到最高值，因此，存在過度的指數(shù)運(yùn)行現(xiàn)象，由此可以得出結(jié)論，污泥、灰塵、沙粒等懸浮顆粒具有可擴(kuò)展性，這是熱交換器發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因之一。

（3）水中的有機(jī)物群。在循環(huán)冷卻水的循環(huán)過程中，細(xì)菌和微生物通過空氣進(jìn)入循環(huán)水，并迅速促進(jìn)細(xì)菌和藻類繁殖。細(xì)菌和藻類的生長形成沉積在金屬表面的生物渣，這些生物渣易于發(fā)生電化學(xué)腐蝕。同時，某些微生物的代謝過程也參與了電化學(xué)反應(yīng)，從而促進(jìn)了腐蝕的加速。異養(yǎng)細(xì)菌指示水中的細(xì)菌總數(shù)，因此，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求異養(yǎng)菌指標(biāo)不超過1×105 個/m3。

1.2 水中的離子濃度對于腐蝕情況的影響

高鹽的濃度將增加水的電導(dǎo)率，易于發(fā)生電化學(xué)作用，增加電子流動并促進(jìn)腐蝕。當(dāng)循環(huán)水中存在大量氯離子和硫離子時，會加速對換熱器的腐蝕。氯離子不僅容易引起不銹鋼的腐蝕，而且還容易損壞金屬上的氧化膜，因此，氯離子也是導(dǎo)致殼體腐蝕的主要原因。這可以通過分析循環(huán)水中氯離子的含量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備內(nèi)氯離子的質(zhì)量濃度約為300mg/L 時，設(shè)備運(yùn)行相對穩(wěn)定。

1.3 水的pH 值對于腐蝕情況的影響

當(dāng)pH 呈酸性時，不容易在碳鋼表面上形成保護(hù)膜，氫離子也是一種良好的去極化劑，可促進(jìn)腐蝕電池陰極的電子轉(zhuǎn)移，因此，當(dāng)pH 呈酸性時，腐蝕速率高于pH 值為堿性時。近年來，循環(huán)水的pH 值一直相對穩(wěn)定。除了關(guān)閉整個工廠和循環(huán)水的膜前處理階段外，循環(huán)水的pH 值在8 ～8．8?？梢缘贸鼋Y(jié)論，pH 值對熱交換器的腐蝕影響較小。

1.4 水流速度對于腐蝕情況的影響

通常，當(dāng)水流量在0．6 和1．0m/s 之間時，腐蝕速率最低。當(dāng)然，我們不僅要考慮水流量，還要考慮換熱器的腐蝕和傳熱的要求。流速太低，會降低傳熱效率和增加沉積物的累積，因此，在管層循環(huán)水流量應(yīng)不小于0．9m/s。殼層循環(huán)水流速應(yīng)不小于0．3m/s。

1.5 循環(huán)水清洗預(yù)膜對設(shè)備腐蝕情況的影響

預(yù)膜是通過向設(shè)備中循環(huán)水中添加化學(xué)物質(zhì)，添加化學(xué)物質(zhì)（鉬酸鹽、有機(jī)磷）將以保護(hù)膜的形式附著到金屬表面上，起到防止設(shè)備腐蝕的作用，從而有效地減少污垢沉積。因此，換熱器預(yù)膜對于防止設(shè)備腐蝕起到了至關(guān)重要的作用。

2 應(yīng)對循環(huán)水換熱器腐蝕情況的有效措施

2.1 工藝指標(biāo)優(yōu)化與加強(qiáng)監(jiān)控

考慮到水質(zhì)特征和熱交換器的當(dāng)前腐蝕狀況，我們將進(jìn)一步優(yōu)化水質(zhì)性能，審查和改進(jìn)工藝流程，并著重于優(yōu)化鈣硬度和堿度，降低換熱器結(jié)垢，增加磷的含量，提高防腐能力。加大對操作員工的績效考評，加強(qiáng)對關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)控。

2.2 循環(huán)水過濾網(wǎng)的改造

換熱器入口過濾器主要過濾循環(huán)水中較大的積聚雜物，例如，損壞的塑料包裝。每次維修設(shè)備時，都會打開換熱器封頭，在換熱器管板及管束上或多或少會附著一些雜物，這會影響設(shè)備的熱交換效果，在換熱器入口增加濾器后，檢修時，打開換熱器本體，管層和殼層較為干凈，改造效果較好。

2.3 使用犧牲陽極方法

換熱器的換熱管與管板連接處、設(shè)備接管處容易放生腐蝕，在換熱器固定管處連接犧牲陽極保護(hù)塊，對換熱器進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，對換熱器本體和循環(huán)水水質(zhì)影響小，可大范圍推廣和應(yīng)用。

2.4 對清洗預(yù)膜的方案進(jìn)行優(yōu)化

我們可以根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)和完善預(yù)膜方案。采用整體預(yù)成膜方法，確保裝置換熱器均已投用循環(huán)水，裝置現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)不變，控制好循環(huán)水界區(qū)閥門、調(diào)節(jié)好流量和壓力，適當(dāng)增加循環(huán)水無機(jī)磷濃度，提高預(yù)成膜厚度，這樣能有效減少水中溶解氧對換熱器的腐蝕，提高換熱器使用壽命。

2.5 避免換熱器出現(xiàn)結(jié)垢情況

由于循環(huán)水的總硬度超過300mg/l，這屬于高硬度水，并且水冷卻器易于結(jié)構(gòu)。車間為每個換熱器配備了循環(huán)水排污導(dǎo)淋，并且定期對循環(huán)水進(jìn)行排放，以防止在換熱器末端形成沉積物。其次，每六個月測量一次水冷卻器的流量，以調(diào)節(jié)所需的循環(huán)水流量并減少熱交換器的腐蝕。

3 結(jié)語

總而言之，在化工生產(chǎn)過程中，循環(huán)水換熱器承擔(dān)了較重要的作用，然而，隨著循環(huán)水換熱器使用的時間越長，也會出現(xiàn)不同程度的腐蝕與生銹、結(jié)垢等情況，經(jīng)過分析可知，目前，導(dǎo)致腐蝕的原因主要是由于結(jié)垢、水中離子濃度、水的pH 值、水流速度以及清洗預(yù)膜五個方面的原因。應(yīng)對這些腐蝕情況，只有經(jīng)過對工藝的優(yōu)化以及系統(tǒng)的改進(jìn)，改善循環(huán)水換熱器的整體結(jié)構(gòu)，才能有效地避免腐蝕情況發(fā)生，進(jìn)而才能發(fā)揮循環(huán)水換熱器在化工生產(chǎn)中的最大價值。