炼化厂水冷器常见腐蚀形式与控制措施

王超

摘要：近年来对炼化厂生产设备腐蚀的研究表明，各厂水的结垢和腐蚀是设备腐蚀的主要问题之一，而水冷却器的腐蚀和结垢极大地影响了设备的正常运行。炼化厂的循环水使用一部分废水处理后的水作为冷却水的冷却点。大约一年后，水冷器管经常漏水，影响换热器运行，生产成本上升。各个炼化厂的水冷却器采用防腐覆盖、阴极保护、材料再生、水质控制等分解方法。同时，保证设备运行过程中冷却系统的内部流量，控制周围水温，可以有效减少冷水冷却器的形成和腐蚀。在本文准备过程中，进行了一项志愿者研究，以调查冷泄漏的潜在危险，并总结和分析工厂存在的问题，以制定有针对性的控制措施。通过这一系列步骤，可以成功解决水冷器中的腐蚀和结垢问题。

关键词：水冷器;循环水垢下腐蚀;阴极保护;涡流

引言

水冷卻器是炼化厂最重要的生产设备之一。近年来，在各地的炼油厂和化工厂中对约2000台水冷却器进行了调查。已经发现，大约10%的冷水管道存在严重的生锈问题。为了设备运行稳定，因此控制冷水生锈问题非常重要。

1水冷器常见腐蚀形式

（1）L-302/2冷却塔，过滤区有关#1破碎装置的吸入冷却L-302/2，主要是Q345R（管板）+316L（管散），中管循环水，壳侧为抽水气，工作温度40/85℃，工作压力0.40/1.3MPa。碳钢管冷却板破损严重，管板破损约2mm，管锥及焊道无明显腐蚀，部分管道焊缝过滤管板。

（2）轻烃压缩机E2002A，一种轻型后冷器烃压缩机E2002A蓄热式烃回收装置，清洗前管板表面有一堆杂物，部分管道充满杂物。清理后发现焊边非常破损的薄板，其深度约为0.5～2.0mm，焊缝处有穿孔，管道有缝隙。

循环水通过提升机时，靠近水面容易出现死角，水流量低，容易测量，因水垢引起。另外，冷水箱中的水垢设计难度大，防腐材料的使用难度大，施工质量难以保证。一般建议尽量多使用循环水管，避免出现此类问题。

2主要腐蚀原因分析

（1）轻烃压缩机出口冷却器E2002A腐蚀原因分析

对E2002A管板结垢物的能谱分析和X射线衍射分析，确定结垢物的主要元素组成为：Fe、O、C、S、Si、Ca、Na、Mg、Al。各元素含量如表1所示。X射线衍射仪检测结垢物中的结晶物质主要为Fe3O4、SiO2、CaMg（CO3）2。衍射图谱如图1所示。

E2002A管板污染物的功率谱分析和X射线衍射分析表明，主要污染物成分为Fe、O、C、S、Si、Ca、Na、Mg、Al，各项内容见表1。X射线衍射仪主要检测Fe3O4、SiO2、CaMg（CO3）2等污染物中的结晶性物质，由于循环水中的钙和镁盐往往会在管板中积聚杂质，因此管纸污染物中的氧气浓度低于其周围的氧气过滤器。此时，污染物所在的管板成为阳极，无污染区成为阳极，形成一个小的原电池。由铁锈组成的Fe2+在地壳中逐渐变化，与OH-和O2结合形成Fe3O4并在水冷器中积聚。污染越来越大，氧浓度差异越来越大，导致管板和皮下物质被深深破坏。

（2）L-302/2吸收塔中间冷却器

在弱电解质循环水中，碳钢管板腐蚀能力低，形成阳极，而316L不锈钢管腐蚀能力高，形成阴极。高强度管锥保护，下钢板加速生锈，形成较深的锈孔。

（3）初顶后冷器E-1510D

该水冷器循环水走壳程，且管束外表面采用涂料防腐。由于管束外表面存在折流板，导致涂料防腐很难保证施工质量。且管束在拆装过程中，由于操作不当极易造成管束外表面涂层局部脱落。此外，由于在装置开工过程中采用了蒸汽对水冷器进行吹扫，造成涂层受热失效局部脱落，从而导致金属本体直接接触循环水。由于金属电位比循环水中溶解氧的电位低，导致金属是阳极，溶解氧是阴极，形成电化学腐蚀体系，从而导致管束腐蚀穿孔。反应式如下：

水冷却器围绕电池内的水循环，管块外部涂有防腐涂层。由于管团外表面存在层状结构，难以保证防腐织物的质量。此外，在拆卸和拆卸管锥时，操作不当会导致管锥外侧的织物部分破裂。此外，由于金属起泡时使用蒸汽清洗冷水，涂层不会因受热而轻微脱落，从而导致金属体与循环水直接接触。由于金属的强度低于溶解在旋转水中的氧的强度，因此金属为阳极，溶解的氧为阴极，形成电化学腐蚀系统，使管子腐蚀腐烂。公式如下：

3水冷器防腐措施

（1）水质控制是解决水冷系统腐蚀问题的根本。因此，在水的pH循环、含油量、浊度、浓度系数、总磷、总铁、余氯、各种细菌、生物泥、附着率、腐蚀率等各项指标需要及时监控并进行处理。

（2）循环水通过通道时，流速不能低于0.9m/s，循环水通过壳区时，流速不能低于0.3m/s。旋转冷却水的回水温度不应超过60℃，温度调得过大，会增加关闭的倾向。建议您在机组正常运行后每季度测量一次每台冷水机的流量和出水温度，并注意控制阀允许的流量控制范围，以减少低流量控制生锈。对流量不足的冷却器，可采用标准喷涂和超声波钻孔，延缓沉积物的形成。

（3）对于介质侧的冷却温度，容易受到污染和腐蚀，管体由不锈钢代替，光滑的不锈钢内表面具有良好的抗振性，管束也大大减少。压缩装置的常压侧水冷却器和减压侧水冷却器均使用304不锈钢管束。修复时管块内壁光滑平整，管块无明显腐烂。然而，不锈钢材料经常受到生锈爆炸的抑制。

（4）循环水通过壳程时，冷却水盘管外表面混乱，难以在盘管外侧涂上防腐漆。未上漆的零件，导致使用加速生锈。同时，在水流的死角处发现了挡板和管板，加速了循环水中水垢的形成。因此，在操作条件允许的情况下，尽量采取水循环过程。

4结语

循环水的水位因地区而异，导致不同炼化厂的冷水机生锈和结垢不同，但冷锈是一样的。考虑到各工厂冷水机组存在的问题，需要定期在现场进行研究和测试，及时更新并完善工厂的水管理系统，减少水冷器腐蚀，为机组安全运行和长期稳定奠定基础。

参考文献

[1]刘殿如.炼化厂水冷器常见腐蚀形式与控制措施[J].全面腐蚀控制，2021，35（02）：112-115.

[2]李百博.炼化企业循环水水冷器的全程管理[J].化工管理，2020（10）：183-184.