关于换热设备的腐蚀破坏及防护措施分析报告

关于换热设备的腐蚀破坏及防护措施分关于换热设备的腐蚀破坏及防护措施分 析报告析报告 换热装备的腐蚀破坏及防护措施有哪些 有哪些需要注意的地方 下面这篇关于换热装备的腐蚀破坏及 防护措施分析报告 和大家 1 起分享 1 下 摘 要 本文扼要介绍了金属腐蚀的类型 危害 并对换热装 备腐蚀进行调查 概括了腐蚀控制方法 并以骤冷塔冷凝器为例 通过剖析腐蚀产生的缘由 重点介绍了换热装备腐蚀破坏缘由 防护措施及其防护效果 关键词 换热装备 腐蚀 防护方法 中图分类号 TQ051 文献标志码 B 文章编号 1671 953 2009 02 0113 03 换热器是石油化工行业中利用最广的装备 通常约占工艺装 备总质量的 40 其中换热装备中大约有 1 3 是水冷器 占 建厂投资费用的 20 左右 换热器性能的优劣直接影响整套装 置的安稳运行及企业的综合经济指标 近几年来 由于石油化 工原料愈来愈多样化 换热装备的腐蚀问题日趋突出 装备的 防腐蚀问题已得到石油化工行业的特别关注 腐蚀和结垢是换 热装备的两大问题 因此 对国内外石油化工行业换热装备的 腐蚀和结垢缘由及防护措施进行分析和研究很有必要 1 金属腐蚀的常见类型 金属和它所处的环境介质之间产生化学 电化学或物理作用 引发金属的变质和破坏 称为金属腐蚀 石油化工行业换热器 在生产运行进程中由于刻薄卑劣的使用条件 在高温液相 气 相或多相腐蚀性介质的腐蚀 冲洗等作用下换热器常见的腐蚀 类型有均匀腐蚀 点蚀坑蚀 缝隙腐蚀 垢下腐蚀 冲洗腐蚀 硫化物应力腐蚀开裂 氯化物应力腐蚀开裂及露点腐蚀等数种 1 致使换热器腐蚀 穿孔 泄漏而遭到破坏 使用寿命 缩短 造成直接 间接的巨大经济损失 2 腐蚀的危害及换热装备腐蚀情况调查 腐蚀现象遍及国民经济的各个领域 材料腐蚀给国民经济带 来巨大损失 据统计 1 个工业发达国家每一年因金属腐蚀所 酿成的直接损失占全年国民经济总产值的 2 4 目前 全球每一年因腐蚀酿成的经济损失高达 7000 亿美元 间接损失 如停工 停产 则更大 腐蚀破坏在石油化工生产中普遍存在 在装备破坏中占相当大比例 换热装备是石油化工企业中 1 种 常见装备 由于换热装备的特殊结构和介质 换热装备的腐蚀 现象就更加突出 1 般 1 台普通碳钢列管换热器平均使用寿命 不到两年 2004 年某化工公司装置大检验期间 我们对换热装 备进行了腐蚀情况调查 见表 1 管束腐蚀如图 1 所示 从表1 中腐蚀调查和抽出的管束腐蚀图片可以看出 1 管束存在较多的黄色锈蚀产物 金属表面产生较多的点蚀 坑连成 1 片 构成均匀腐蚀 2 常顶冷凝器和减压顶冷凝器管束外壁多数都是铁锈 有较 多的锈蚀产物已把管束间的间距堵死 如果是碳钢管束 不进 行防腐 大部份也就是用1 年左右 由于 HCl H2S H2O 类型的腐蚀与 高速流体冲蚀和环境介质温度的综合作用 引发坑蚀 沟槽 穿孔等现象 金属表面存在大量的锈蚀产物 管子腐蚀很利害 3 初顶 常顶空冷器 对空冷器解体检查 发现空冷器管束 内壁腐蚀严重 平均减薄 2mm 产生的锈垢附着在管内壁 两 端管箱内积累了大量腐蚀产物 管箱地面和侧面出现大量蚀坑 并连成 1 片 属于均匀腐蚀 2 综上所述 换热管腐蚀较严 重 由于换热管腐蚀造成泄漏 被迫停产 致使企业效益降落 所以解决换热装备的腐蚀问题在化工企业中具有重要的意义 3 腐蚀控制方法 从现有的腐蚀控制方法 主要有以下几种 1 根据使用的环境 正确地选用耐腐蚀金属材料或非金属材 料 2 有机涂料防护和高温渗铝 渗锌等方法 3 采取各种改良腐蚀环境的措施 如在封闭或循环境的体系 中使用缓蚀剂 和脱气 除氧和脱盐等 4 采取电化学保护法 包括阴极保护和阳极保护技术 5 在基材上施工保护涂层 包括金属涂层和非金属涂层 其中有机涂料防护是最经济而有效的方法 4 换热装备腐蚀防护利用实例 4 1 换热器使用情况介绍 1 某公司骤冷塔冷凝器 此装备是EDC 裂解法 VCM 生产装 置中急冷单元的 1 台换热器 根据工艺条件 离开骤冷塔顶的 裂解气部份在 EDC 预热器和骤冷塔冷凝器中冷凝 未冷凝相送 到后续单元 冷凝液送到骤冷塔回流罐 另外一部份送到后续 单元 1 方面下降后续系统的压力从而减轻冷冻负荷 另外一 方面热量的循环利用又节俭了能源 骤冷塔冷凝器为固定管板 式换热器 换热管材质为 10 钢 管板为 16Mn 壳体为 16MnR 该装备用于将急冷塔顶的 HCL VCM EDC 混合气体从 130 冷凝到 40 管程介质为上述混合气体 壳程为循环冷 却水 装备在投入使用 4 个月后产生泄漏 根据泄漏的严重性 做了报废处理 为了研究装备的泄漏缘由 将产生泄漏的装备 进行拆检 发现有 3 根换热管的中部产生腐蚀穿孔 这 3 根换 热管散布在换热器管板的不同方位 从产生泄漏的换热管的腐 蚀情况分析 腐蚀是从换热管的外壁开始的 我们又随机地取 出了 3 根未产生泄漏的换热管 发现管子的外壁都包覆着 1 层 沉积物 其主要成分是铁盐 镁盐和泥砂 将沉积物清除 发 现换热管表面存在普遍的点蚀痕迹 如图 2 所示 3 4 2 腐蚀缘由分析 根据腐蚀现象 对循环水水质进行分析 循环水中Cl 含量为 460PPM PH 值为中性 初步判定点蚀的直接缘由为循环水中 Cl 含量高 构成 HCl H2S H2O 类型的腐蚀 当离开骤冷塔顶的裂解气部份在EDC 预热器和骤冷塔冷凝器 中冷凝 温度下降到水的露点时 HCl 溶解水中构成盐酸 由于 Cl 作用 破坏了金属钝化膜 在酸性条件下产生的 Fe2 附着在 金属表面 使混合气活动遭到阻碍 电解质分散遭到限制被阻 塞在空腔内 而腐蚀介质的化学成份与整体管线介质存在较大 差异 产生电化学腐蚀 构成点蚀坑 点蚀构成后 蚀孔内金 属处于活化状态 电位较负 蚀孔外的金属表面仍处于钝化状态 电位较正 因而蚀孔内外构成了膜 孔电池 孔内金属产生阳 极溶解构成 Fe2 离子 孔内 阳极反应 FeFe2 2e 孔外 阴极反应 1 2O2 H2O 2e2 OH 孔口 PH值增高 产生 2 次反应 Fe2 2 OH Fe OH 2 Fe OH 2 2 H2O O2Fe OH 3 Fe OH 3 沉积在孔口构成多孔的蘑菇状壳层 使孔内外物资 交换困难 孔内介质相对孔外介质呈滞流状态 孔内 O2 浓 度继续降落 孔外富氧构成氧浓差电池 其作用加速了孔内不 断离子化 孔内 Fe2 浓度不断增加 为保持电中性 孔外 CL 向孔内迁移 并与孔内 Fe2 构成可溶性盐 FeCL2 孔内氯 化物浓缩 水解使孔内 PH 值降落 PH 值可达 2 3 点蚀 以自催化进程不断发展下去 孔底 由于孔内的酸化 H 去极化的产生及孔外去极化的综 合作用 加速了孔底金属的溶解速度 从而使孔不断向纵深 迅速发展 严重时可蚀穿金属断面 当管壁被穿透后 管程 的高压介质 VCM HCL EDC 进入壳程 纯的 HCL 气体遇壳程的 循环水变成盐酸 加快了腐蚀速度 这从产生泄漏的换热管 附近的换热管外壁的腐蚀情况 证实了这 1 点 4 3 腐蚀防治措施 1 脱除循环水中的Cl 改变循环水水质 这是控制骤冷塔 冷凝器腐蚀的有效手段 3 4 该防腐措施的基本原理是尽 量下降循环水中盐的含量 抑制氯化氢的产生 中和已生成的 酸性腐蚀介质 改变腐蚀环境和在装备表面构成的防护屏障 冷凝器的腐蚀环境主要是低温 HCl H2S H2O 由于骤冷塔冷凝器 中的 Cl 盐类的水解 因此生产中必须严格控制盐含量 同时注 入中和剂 将冷凝水的 PH 值控制在 7 5 8 5 之间 若 PH 值太 低达不到防护效果 PH 值太高则易产生结盐 该系统装置中原 循环水补水为深井水 其含盐量为 1200 4800mg L 后改成 苦咸水淡化水 其含盐量为 120 300mg L 大大改良了循环水 水质 减缓了腐蚀速度 延长了装备运行周期 4 2 采取防腐涂料进行装备防腐 效果更加显著 骤冷塔冷凝 器采取 TH847 涂料进行防腐处理 TH847 涂料具有耐酸 耐碱 耐水 耐高温和抗腐蚀 抗冲 阻垢等特点 此涂料是由底漆 和面漆溶济配套组成 涂料由高份子量的环氧树脂 补强树脂 有机硅树脂为主要成膜物资 有防腐导热颜料 防沉淀剂 增 塑剂和催化剂组份配制而成 在防腐施工前 对换热器列管变 形挤靠 管内机械杂质梗塞 严重磨损 腐蚀程度等影响涂装 质量的问题进行重点验收 并管程内喷砂除锈将换热器平放在 旋转台上 对管程内壁喷砂除锈 管道内吹扫清算干净内表面 残留的钢砂和浮尘 涂装后在高温下树脂交联固化成膜 涂膜 坚固 柔韧 光洁具有良好的物理机械性能和化学稳定性能 装备焊口应安稳 管束经过试压 试漏 表面无尖角 无焊疤 涂装环境温度 15 相对湿度 85 室内涂装 涂装前对装 备进行表面处理 管程 壳程 包括 化学除油 机械除锈 钝 化处理 磷化处理 涂装固化等 5 要求底漆 2 道 面漆 2 道 铛铛环境湿度到达 85 钢材表面温度低于大气露点 3 以上时固化反应过快 容易产生气泡 一样 1 道涂膜不可以过 厚 固化反应产生的气体难以放出 造成涂膜弊端 因此要注 意以下影响质量的技术关键 涂装环境相对湿度 85 停止 喷砂作业和涂装 避免高温高湿的环境下施工 单道涂膜不 可以过厚 涂层质量控制 a 目测或内窥镜逐管检查防腐层外 观质量 表面是不是平整 光滑 有没有漏涂和流淌现象 b 涂层厚度检测 涂层实干后 采取点式测厚仪进行厚度测定 涂膜厚度应当大于 160m 对涂层的连续完全性进行检 查 采取高压电火花检漏仪对防腐管程进行电火花检漏 进 行严格的质量管理 随时跟进 及时解决问题 3 装备制作质量控制 根据装置中所使用的换热器生产厂家 进行统计 对换热器的运行周期进行比较 选择装备运行周 期比较长的厂家进行新装备加工 在制作进程中 进行现场 监制 重要环节把关 有效地改良了加工质量 延长了装备 运行周期 4 采取涂镀层和阴极保护联合防腐措施 采取化学稳定性高 且有较强防腐蚀 耐温 耐油性能的非晶态 Ni P 化学镀层 可 提高装备的耐 Cl 性能 同时采取阴极防护措施 以便禁止针孔 腐蚀强度 5 采取水洗加注缓释剂 采取水洗加注缓释剂便可避免骤冷 塔结盐 又可控制冷凝器腐蚀 生产实践证明 这是 1 个非常 经济有效的防腐措施 4 4 腐蚀防治措施效果评价 从上表可以看出 以上措施确切可行 装备运行周期有了 较大提高 5 结论 换热装备的腐蚀问题是1 个长时间需要探讨的课题 加强对 腐蚀的缘由的分析和认识 广泛采取防腐蚀的新工艺 新经验 新方法 逐渐对装备腐蚀进行监测 加强管理 才能逐渐找 到有效而经济的防腐措施 保证化工生产的稳定 正常运行 参考文献 1 中国石化团体技术考察组 加工中东高硫原油访日 韩技术考察报告 J 石油化工腐蚀与防护 2001 18 6 1 8 2 陈金晖 掺炼俄罗斯原油对塔顶装备腐蚀及防护措施 J 化工装备与管道 2006 43 6 2