换热器设备的腐蚀原因分析及解决措施

邢通达

摘要：通过对石油化工装置换热器设备泄漏故障产生的原因进行分析，并针对换热器设备在生产运行中存在的具体实际问题进行分析，最后提出了相应解决办法和预防措施，以保证换热器设备的长周期稳定运行。

关键字：换热器、腐蚀、结垢、检修

前言

换热器设备是石油化工生产装置中设备的重要组成部分，在石油化工重大设备中占有很大的比例，将近占到整个生产装置工艺设备总质量的百分之四十左右，在热交换设备中大约有三分之一是水冷器。换热器设备的运行状态关系到石油化工生产装置能否安全平稳运行，而结垢与腐蚀是影响换热器设备安全运行的两大重要因素。结垢会导致换热器的冷热交换效率下降，使装置能耗增加，而且换热器内部管束表面结垢以后，还会导致产生特定的垢下腐蚀。腐蚀会致换热器内部管束穿孔，发生泄漏，两种冷热交换介质相互污染混合在一起，影响石油化工装置生产质量；因此，换热器设备的防腐蚀措施是保证石油化工生产装置长周期、平稳、安全运行、节能降耗的重要手段。

一、换热器设备的结垢与腐蚀原理分析

换热器设备的结垢与腐蚀根据工作介质不同，在管束的内表面与外表面均会产生结垢或腐蚀。石油化工生产装置中换热器设备所接触的工作介质主要是油、油气、水等三种介质。根据各石油化工生产装置换热器设备严重的腐蚀问题，虽然对于流通介质为水的一侧，可以通过水质稳定进行预防处理；轻油或油气一侧通过工艺防腐蚀措施加以解决。但是在生产中由于工艺操作条件的波动仍会导致换热器设备局部在苛刻条件下发生结垢与腐蚀。

（1）石油化工换热器设备结垢与腐蚀的主要原因分析：

1）在生产装置中由于换热器设备年久失修或者经过多次检维修，设备更新换代跟不上，多年长时间运行。

2）石油化工生产装置大部分在工艺流程上存在先天性的设计缺陷，比如：换热器设备位置高，系统管线长；换热器设备串联，而进出口管径太细等缺陷因素，会造成冷介质管道内循环水流量小，流速低，水中的悬浮物沉积会导致产生垢下腐蚀。油或油气热一侧介质温度较高，冷热温差较大，会加速换热器设备管束腐蚀；而且随着装置改建、扩建，冷却循环水系统的改造跟不上更新换代速度。

3）换热器设备在运行操作上重视不够，在实际生产操作中一般只关心换热器的出水口温度，而不考虑循环水的流速，进水侧阀门开度调整比较频繁，阀门有时开度太小，有些只有1～2扣，造成冷却循环水流速过低，加剧了换热器设备内部管束的堵塞、腐蚀与结垢。

4）冷却循环水清洗预膜造成换热器设备腐蚀。冷却循環水在清洗预膜期间，循环水处于酸性状态，水的平均PH值一般在2.5～5.5左右，这样一旦清洗预膜工艺控制差，清洗或预膜完成，一旦排水不及时，酸性水停留在系统时间过长，很容易对系统中的换热器设备造成腐蚀。

5）换热器设备制造、防腐、检修质量差。换热器设备制造材质存在抗腐蚀不强的问题。而进行检维修的施工队伍人员素质差，对焊接、堵漏、安装、试压等关键环节把关不严，没有一套完整的质量保证措施，以致经常出现刚维修过的换热器设备再次内部管束泄漏的情况。

二、换热器设备的防腐蚀措施

针对换热器设备轻冷却循环水侧与油气侧的腐蚀问题，通常采用在换热器管束表面喷涂TH901或者TH847等防腐涂层的办法延缓腐蚀。

尽量提高冷却循环水的流速，使其流速不超设计范围，尽可能使换热器中的循环冷却水温度不超过设计温度，这样以利于减少杂质、污物等的沉积和水处理药剂的分解、积垢，减缓垢下腐蚀情况，提高换热器的冷热交换效率。

常见的换热器结垢方式通常有四种：化学反应结垢、生物结垢、颗粒结垢和晶体结垢。换热器设备主要存在的结垢方式为生物结垢：循环冷却水中存在的微生物是导致换热器冷热交换效率下降的主要成因。换热器中流通冷却循环水的一侧有助于微生物及细菌的生长，致使在换热器表面形成厚度约为1mm甚至更厚的结垢沉淀物，成为影响换热器冷热交换效率的阻力。

三、在换热器设备方面应采取的措施及建议

1）对关键的换热器设备可以采取更换新型蝶簧垫片、进行材质升级、更新改造和防腐蚀处理等手段，例如某年石化公司在大修期间，对十余台主要换热器设备更换增加新型蝶簧垫片，大大降低了换热器设备管箱垫片的泄漏率，保证了装置长周期生产运行。

2）进行工艺技措改造，改善换热器设备的操作环境。例如，通过增大冷却循环水一侧进出口管径，增加冷却循环水流速，改变工艺操作流程等办法，来减缓换热器设备腐蚀速度，延长换热器的使用周期。

3）冷却循环水系统实施清洗、预膜。由于冷却循环水存在杂质脏物的情况，使换热器管束堵塞情况严重，产生结垢层腐蚀现象。某年石化公司生产在装置停工检修时，对检修的换热器设备采用高压射流进行冲洗，同时平时又根据生产需要对装置中需要维修的换热器设备进行冲洗。对水处理系统进行了清洗预膜，从目前情况来看，清洗预膜效果一般，不是很理想，换热器及系统内管线锈垢、粘泥没有完全清理干净，仅仅过了几个月就发现存在结垢严重现象。

4）对换热器设备制造、检修质量差方面，建立质量保证体系，加强监督检查。针对换热器设备制造要严把质量关，尤其是材质检查，必须满足防腐蚀要求。针对换热器设备的检修过程，生产车间、机动科和检修施工单位要严格检查检修程序，对焊接、堵漏、安装、试压等关键工序，实行层层严格监督把关，严把质量关，杜绝出现一切质量问题。

5）对换热器设备定期进行监测，调整运行操作状态。建议组织对全生产装置范围内的冷热交换设备每年进行多次的水质化验分析与普查监测，根据监测结果分析数据，对清洗剥离剂进行完善，对换热器设备冷却循环水侧的流速及热介质温度在设计范围内进行相应的调整，保持适合的温度和流速，从而对全生产装置用水量进行合理分配，达到节能降耗的目的。

6）强化水处理药剂的管理，选用最优的水稳剂配方。可以请有关专家到现场取粘泥垢样进行化验分析，研制开发新型水稳剂配方，并逐步不断完善进行更新改进。建议供水车间根据新型水稳剂配方，调整工艺操作，摸索出最优的工艺操作方案，制定冷却循环水场操作规程，不断提高冷却循环水的质量。

7）加大换热器设备更新改造力度，以满足设备长周期安全高效运行要求。对于多年运行的换热器设备，设备使用已处于后期阶段，到了该更新改造的时候，必须对换热器设备进行更新换代，不然换热器设备将成为制约生产装置长周期安全稳定运行的一个重大隐患因素。

结束语

通过换热器防腐蚀措施，可以加强换热器设备运行管理。提高水质运行操作，对水稳剂进行改进，可消除循环水内的污物杂质，延长换热器设备使用寿命，增强换热器设备的热交换效率，有效地控制换热器设备的泄漏故障情况，减少和杜绝因换热器设备故障引起的装置非计划停工，提高能源利用效率，保障生产装置的经济效益。