循环水换热器腐蚀原因分析及应对措施分析

岳斌彬

（大庆石化公司化工二厂，黑龙江 大庆 163714）

在化工生产的过程中，循环水换热器经常出现腐蚀情况，但是，由于腐蚀的过程不同，导致换热器的腐蚀程度也有所不同，一般来说，循环水换热器的腐蚀速率与其铁离子的含量之间存在密切关系，而在循环水中，铁离子的含量受到挂片的影响也导致设备腐蚀程度有所不同，只有针对不同程度的腐蚀，分析得出现有腐蚀的具体原因，才能做出有针对性的解决措施，也能从根本上保证循环水换热器的使用效果和使用质量。

1 循环水换热器腐蚀情况出现的原因分析

1.1 结垢对于换热器腐蚀情况的影响

（1）水中的盐类。水中盐类主要包含由钙、镁和钠等离子形成的化合物。离子浓度越高，水的导电性越好，从而加速电化学腐蚀。其中，钙和镁离子是热交换器腐蚀的重要因素。《工业循环水处理设计规范》要求“钙硬度+碱度”不超过1000mg/L。一旦超过了这个规范的要求，高浓度的钙和镁离子很容易引起热交换器的电化学反应，并在金属水垢以下引起腐蚀。

（2）水中的悬浮颗粒。随着水中悬浮颗粒数量的增加，腐蚀速率也将增加，并且悬浮颗粒的沉积还将导致沉积物下发生金属的电化学反应。循环水中的浊度可以判断出悬浮颗粒的量。浊度也是水质的综合指标。除了指示悬浮固体的数量外，它们还间接反映水中的微生物。减少浊度是防止沉积的有效手段。SH3099-2000（石油化工和石油化工行业的给排水水质标准）规定，炼油行业的浊度不得超过20FTU，其他行业的浊度不得超过10FTU。水浊度指数达到最高值，因此，存在过度的指数运行现象，由此可以得出结论，污泥、灰尘、沙粒等悬浮颗粒具有可扩展性，这是热交换器发生电化学腐蚀的原因之一。

（3）水中的有机物群。在循环冷却水的循环过程中，细菌和微生物通过空气进入循环水，并迅速促进细菌和藻类繁殖。细菌和藻类的生长形成沉积在金属表面的生物渣，这些生物渣易于发生电化学腐蚀。同时，某些微生物的代谢过程也参与了电化学反应，从而促进了腐蚀的加速。异养细菌指示水中的细菌总数，因此，行业标准要求异养菌指标不超过1×105 个/m3。

1.2 水中的离子浓度对于腐蚀情况的影响

高盐的浓度将增加水的电导率，易于发生电化学作用，增加电子流动并促进腐蚀。当循环水中存在大量氯离子和硫离子时，会加速对换热器的腐蚀。氯离子不仅容易引起不锈钢的腐蚀，而且还容易损坏金属上的氧化膜，因此，氯离子也是导致壳体腐蚀的主要原因。这可以通过分析循环水中氯离子的含量发现，当设备内氯离子的质量浓度约为300mg/L 时，设备运行相对稳定。

1.3 水的pH 值对于腐蚀情况的影响

当pH 呈酸性时，不容易在碳钢表面上形成保护膜，氢离子也是一种良好的去极化剂，可促进腐蚀电池阴极的电子转移，因此，当pH 呈酸性时，腐蚀速率高于pH 值为碱性时。近年来，循环水的pH 值一直相对稳定。除了关闭整个工厂和循环水的膜前处理阶段外，循环水的pH 值在8 ～8．8。可以得出结论，pH 值对热交换器的腐蚀影响较小。

1.4 水流速度对于腐蚀情况的影响

通常，当水流量在0．6 和1．0m/s 之间时，腐蚀速率最低。当然，我们不仅要考虑水流量，还要考虑换热器的腐蚀和传热的要求。流速太低，会降低传热效率和增加沉积物的累积，因此，在管层循环水流量应不小于0．9m/s。壳层循环水流速应不小于0．3m/s。

1.5 循环水清洗预膜对设备腐蚀情况的影响

预膜是通过向设备中循环水中添加化学物质，添加化学物质（钼酸盐、有机磷）将以保护膜的形式附着到金属表面上，起到防止设备腐蚀的作用，从而有效地减少污垢沉积。因此，换热器预膜对于防止设备腐蚀起到了至关重要的作用。

2 应对循环水换热器腐蚀情况的有效措施

2.1 工艺指标优化与加强监控

考虑到水质特征和热交换器的当前腐蚀状况，我们将进一步优化水质性能，审查和改进工艺流程，并着重于优化钙硬度和碱度，降低换热器结垢，增加磷的含量，提高防腐能力。加大对操作员工的绩效考评，加强对关键设备和关键指标的监控。

2.2 循环水过滤网的改造

换热器入口过滤器主要过滤循环水中较大的积聚杂物，例如，损坏的塑料包装。每次维修设备时，都会打开换热器封头，在换热器管板及管束上或多或少会附着一些杂物，这会影响设备的热交换效果，在换热器入口增加滤器后，检修时，打开换热器本体，管层和壳层较为干净，改造效果较好。

2.3 使用牺牲阳极方法

换热器的换热管与管板连接处、设备接管处容易放生腐蚀，在换热器固定管处连接牺牲阳极保护块，对换热器进行防腐蚀保护，结构简单，使用方便，价格低廉，对换热器本体和循环水水质影响小，可大范围推广和应用。

2.4 对清洗预膜的方案进行优化

我们可以根据以前的经验和完善预膜方案。采用整体预成膜方法，确保装置换热器均已投用循环水，装置现有运行状态不变，控制好循环水界区阀门、调节好流量和压力，适当增加循环水无机磷浓度，提高预成膜厚度，这样能有效减少水中溶解氧对换热器的腐蚀，提高换热器使用寿命。

2.5 避免换热器出现结垢情况

由于循环水的总硬度超过300mg/l，这属于高硬度水，并且水冷却器易于结构。车间为每个换热器配备了循环水排污导淋，并且定期对循环水进行排放，以防止在换热器末端形成沉积物。其次，每六个月测量一次水冷却器的流量，以调节所需的循环水流量并减少热交换器的腐蚀。

3 结语

总而言之，在化工生产过程中，循环水换热器承担了较重要的作用，然而，随着循环水换热器使用的时间越长，也会出现不同程度的腐蚀与生锈、结垢等情况，经过分析可知，目前，导致腐蚀的原因主要是由于结垢、水中离子浓度、水的pH 值、水流速度以及清洗预膜五个方面的原因。应对这些腐蚀情况，只有经过对工艺的优化以及系统的改进，改善循环水换热器的整体结构，才能有效地避免腐蚀情况发生，进而才能发挥循环水换热器在化工生产中的最大价值。