某炼化公司循环水冷却器垢下腐蚀分析

周智君

摘 要：本文通过对某炼化公司酸性水汽提装置二级冷凝冷却器的失效现象及原因进行分析，简述了腐蚀失效原理，提出防止或减轻此类水冷器腐蚀失效的措施。

关键词：循环水冷却器;腐蚀机理;措施

循環水换热器是炼化公司最常用的设备之一，通常用于冷却各种工艺介质，如混氢、氨气等。2019年3月某公司酸性水汽提装置二级冷凝冷却器经工艺分析发现存在内漏情况，经工艺处置合格后，对其进行检修。

1 基础资料

此换热器为四管程浮头式换热器。管程走循环水，材质为10#，操作温度25/35℃，操作压力0.5MPa;壳程介质为粗氨气，材质为Q245R，操作温度120/90℃，操作压力0.65MPa。

2 失效情况

通过对换热器进行拆卸、抽芯、清洗、查漏，观察到如下现象：循环水进出口管线内部均布有约2mm的黄色结垢;小浮头内有大量泥沙，小浮头端管板上部附有垢物;管箱内有泥沙、黑色污泥，清理后有较严重腐蚀。

3 分析过程

3.1 采样分析

通过对管束、壳程的结垢物进行采样分析，结果如表1。

3.2 循环水流速记录

见表2。

3.3 循环水水质监测数据

见表3。

4 原因

根据上述调查的结果分析，冷却器结垢失效的主要原因是：①原水pH值约为8，循环水系统的腐蚀倾向以结垢型腐蚀为主;②循环水换热器运行初期，循环水水质较差，部分时间段浊度高达42，加上工艺人员对循环水流速控制的重要性不够了解，导致进出口阀门开度不够，使得流速过低（详见表2），引起冷换设备管束及管线内部结垢;③此外换热器管束口径较小，导致部分碳酸盐淤积在管子、管板处，又反过来影响了循环水的正常流动，局部流速进一步减慢。

5 腐蚀机理

由于流速减小，水流经换热器时水中的钙镁离子及污物容易在换热面上沉积下来形成水垢。在多孔的沉积物下形成氧浓差电池导致金属局部腐蚀。

金属表面在微观上是不均匀的，当与水介质接触时，会形成许多微小电池，其中活泼部位成为阳极，不活泼部位成为阴极。金属在阳极发生氧化反应，释放出电子，自身被氧化成高价态的金属离子从金属基体上溶解到水中。反应如下：

FeFe2++2e

溶解氧在阴极发生还原反应，得到电子，自身被还原成低价态的离子或分子。在中碱性水中，主要发生溶解氧被还原反应，反应如下：

02+4e+2H2040H-

当亚铁离子与氢氧根相遇时，生成氢氧化铁沉淀，反应如下：

Fe2++2OH-=Fe（OH）2

氢氧化铁的产生即是腐蚀的开始。此时换热器电化学腐蚀一方面是由吸氧腐蚀造成，垢层周围金属和垢层下金属形成了大阴极--小阳极的“氧浓差”腐蚀;初期微量腐蚀泄漏，泄漏物料逐日增加，水质恶化腐蚀速率加剧。

6 措施及建议

6.1 加强水质管理

循环水系统的腐蚀倾向以结垢型腐蚀为主，控制循环水浓缩倍数，浓缩倍数高，虽然节水，但是药剂成本也高，对设备的威胁加大，需要进行技术经济分析，寻找平衡点。

6.2 加强冷换设备投用后的运行管理

修改不合理的工艺操作卡，严格控制流量、流速，加强水冷器的运行监测，主要监测：流速、流量是否满足设备防腐要求，满足《中石油炼油工艺防腐蚀管理规定实施细则（试行）》的水冷器循环水流速不低于0.9m/s的要求，降低水冷器垢下腐蚀。