表面蒸发空冷器的腐蚀及防护措施

1、安全分析表面蒸发空冷器的腐蚀及防护措施任世科1, 刘雪梅1, 党兴鹏2(1. 兰州石油化工公司研究院, 甘肃兰州730060;21兰州石化公司炼油厂, 甘肃兰州730060摘要:通过对表面蒸发空冷系统腐蚀研究, 研制出一种能抑制表面蒸发空冷器腐蚀的专用缓蚀阻垢剂, 工业试验应用效果较好, 建议在同类设备上推广使用。关键词:表面蒸发空冷器; 专用缓蚀阻垢剂; 防护效果中图分类号:TQ05315;T Q05019文献标识码:B文章编号:1001-4837(2006 10-0045-03Corrosion Survey and Protective Measures of Surface Evapo

2、ration Air CondenseREN Shi -ke 1, LIU Xue -mei 1-(1. C NPC Research Institute of Lanzhou Petroleum &2. C NPC Refinery of Lanzhou Petrochemical C om pany ,Abstract :One is by analyzing the corrosion of surface evaporation air condenser the corrosion of the surface evaporation air condenser system

3、 for a spe 2 cial -purpose a g ood resulting industry , and should be used widely on the similar equipment. K ey w ords :surface evaporation air condense ; special corrosion and scale inhibitor ; protective effect表面蒸发空冷器是兰州石油机械研究所研制的集水冷与空冷、传热与传质为一体的新型高效冷凝冷却设备。其具有传热效率高、能耗低、节水、投资少、结构紧凑、安装维护方便、操作稳定可靠等优

4、点, 适用于炼油行业温度低于80的低温工艺介质冷却和冷凝, 在炼油行业使用表面蒸发空冷器具有十分重要的节能意义和巨大的社会效益。兰州石化公司炼油厂丙烷脱沥青、300万吨重催、酮苯脱蜡、连续重整等装置已使用该空冷, 但该表面蒸发空冷自使用以来, 腐蚀问题较为突出, 尤其丙烷脱沥青装置, 由于表面蒸发空冷管束外部结垢形成的垢下腐蚀严重, 多次造成管束腐蚀穿孔, 甚至因泄漏量大迫使装置紧急降量处理, 若不及时采取措施, 将影响装置的正常生产。1表面蒸发空冷腐蚀机理表面蒸发空冷的水垢是由过饱和的水溶性盐类 组成, 水中溶解有各种盐类, 如重碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等, 其中以溶解的重碳酸盐(如C

5、a (HC O 3 2 最不稳定, 极易受热分解生成碳酸盐沉积在金属表面。因此, 当其冷却水中溶解的重碳酸盐较多, 水流通过空冷表面管束时, 由于其管束表面温度较高, 就会受热分解, 其反应如下:Ca (HC O 3 2CaC O 3+H 2O +C O 2另外, 随着溶解在冷却水中的C O 2逸出, 水中的pH 值升高, 此时, 重碳酸盐在碱性条件下也会发生反应:Ca (HC O 3 2+2OH -CaC O 3+2H 2O +C O 2-3上述反应中生成的CaC O 3属微溶性盐, 溶解度比Ca (HC O 3 2要小得多。同时,CaC O 3溶解度是随着温度的升高而降低。因此, 在表面蒸

6、发空冷管束传热表面, 这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结晶析出, 尤其当水流速度较小或传热面较粗糙时, 这些结晶沉淀物就更容易沉积在传热表面, 5 4形成水垢。由于这些水垢结晶致密且较坚硬, 也被称之为硬垢。就此系统腐蚀而言, 主要腐蚀类型为微电池腐蚀、氧浓差电池腐蚀1。111微电池腐蚀由于表面蒸发空冷的管束为碳钢, 碳钢的主要组织为铁素体和渗碳体(Fe 3C 。铁素体是体心立方晶格的纯铁, 而渗碳体是一种铁碳化合物。碳钢浸入水中后, 两者之间由于电极电位不同产生了电位差。其次这一组分又是互相均匀、紧密地交叉排列在一起的电导体, 因而构成了电联接, 自由电子可以从阳极铁素体自由地流到渗

7、碳体上。水中的溶解氧能在渗碳体的表面吸收铁腐蚀时释放的电子, 从而使腐蚀过程连续进行。其作用过程如下:阳极反应:FeFe 2+2eFe (OH 2+H 2O Fe (OH 3+H +e 2Fe (OH 3Fe 2O 3+3H 2O阴极反应:O2+2H 2O +4e 4OH -112氧浓差电池腐蚀池。, 垢物下面与金属表面形成缝隙区, 在这些缝隙区内的溶液很难得到氧的补充, 而缝隙区之外的溶液氧的供应很充分, 因而缝隙区外富氧则形成阴极, 而缝隙区则贫氧形成阳极被腐蚀。其化学反应过程与上述微电池腐蚀相同。2RH -2缓蚀阻垢剂性能及特点针对表面蒸发空冷腐蚀机理, 研制了一种能抑制此腐蚀的RH -

8、2缓蚀阻垢剂2, 它是一种以锌盐为主体缓蚀剂, 羧酸盐和磺酸基团的共聚物为分散阻垢剂, 并加入了具有优良缓蚀性能的有机膦等的复合水质稳定剂。此配方克服了同类缓蚀阻垢剂存在的分散性能不足、锌盐沉积和胶状物絮凝等缺点。RH -2由于在共聚物中引入了磺酸基团, 对各种钙垢具有很强的分散能力, 对溶解和稳定锌的能力优于丙烯酸-丙烯酸脂二元、三元共聚物, 对泥沙、油污及有机物具有良好的分散能力, 在高pH 、高硬度、高碱度条件下, 对锌垢、钙垢、铁垢仍具有优良的阻垢性能, 由于是单剂, 使用投加方便。3RH -2缓蚀阻垢剂缓蚀阻垢试验对比试验依据:HG /T 20241991水处理药剂阻垢性能测定方法鼓

9、泡法、HG /T 21591991水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法、G B 500501995工业循环冷却水处理设计规范。试验药剂:(1 RH -2缓蚀阻垢剂; (2 CSW -101/CSW -205(国内某化工研究所产品 ; (3 CH301/CH302(国内某厂产品 。311静态阻垢试验试验条件:(1 条件1:Ca2+:60515ppm ; 时间:10h ; 温度:80; (2 条件2:Ca2+:920ppm ; 时间:10h ; 温度:80。静态阻垢试验结果见表1。相对阻垢率:=(V 2-V 1 /(V 0-V 1 ×100%式中V 0Ca 2+浓度,ppm未加-2+浓度,p

10、pm2加RH -2缓蚀阻垢剂的试验后的Ca 2+浓度,ppm表1RH -2缓蚀阻垢剂静态阻垢性能对比试验结果试验条件药剂用量(ppm 试验后pH 值阻垢率(%2+Ca 2+条件19513CSW -101/CSW-205条件2RH -240/13-20540/13854819291108711从相同条件的阻垢试验说明,RH -2阻垢性能优于CH301/302和CSW -101/CSW -205, 且随pH升高,RH -2阻垢率仍很高, 而另两种药剂阻垢率则下降较多。312旋转挂片腐蚀试验3试验条件:Ca 2+:920ppm ; HC O -3:900ppm ;pH :813815; 旋转线速度:

11、014m/s ; 时间:72h 。试验结果见表2。从表2可看出,RH -2的缓蚀性能十分优良, 缓蚀效果优于CH301/CH302、CSW -101/CSW -205。64CPVT 表面蒸发空冷器的腐蚀及防护措施V ol23. N o102006表2RH -2缓蚀阻垢剂旋转挂片阻垢性能对比试验结果药剂试片试片原重(g 试验后重(g 失重(g 腐蚀率(mm/a 平均腐蚀率(mm/a 010046 0010066 0010077 04RH -2缓蚀阻垢剂在丙烷脱沥青装置表面蒸发空冷器工业应用在未使用RH -2缓蚀阻垢剂之前, 该装置塔顶冷凝系统表面蒸发空冷外腐蚀比较严重, 曾造成该装置开工不到一个

12、周期(2年左右 就有腐蚀穿孔现象, 有几次因泄漏量大, 曾迫使装置紧急停工, 影响了安全生产。对此,2000年4月对该装置塔顶冷凝将20#钢标准试(2376h 。同时率, 结果见表4。表3现场挂片腐蚀速率试片编号腐蚀速率(mm/a 24301451244013892450140324701305248015932490136725001426表4循环冷却水腐蚀速率测定结果监测时间碳钢腐蚀速率(mm/a 200004040404-19015472000-04-20013572000-04

13、-2101372从表3的现场挂片监测及表4的腐蚀速率可看出, 碳钢的腐蚀速率是相当严重的, 远高于G B 500501995所要求的01125mm/a 。在丙烷脱沥青装置塔顶冷凝系统表面蒸发空冷部位注入RH -2缓蚀阻垢剂后, 在长达近一年的开工过程中没有发生腐蚀穿孔现象, 这说明注入RH -2缓蚀阻垢剂是行之有效的。411-2, 从而使管束外侧污垢热阻大大降低, 提高表面蒸发空冷的换热效率, 同时减少软化水用量(见表5 、降低装置能耗。表5软化水用量对比项目时间软化水用量(t 加工量(t 单耗(t/t 注剂前2001-022001-0362503540257121800001240 0120

14、0注剂后2001-052001-0634803913257112854801135 01140412缓蚀效果通过现场挂片法和瞬时腐蚀速率测定仪监测其腐蚀速率。2001年4月26日起在现场进行挂片, 时间为99天(共计2376h , 其结果见表6, 腐蚀测定仪测定结果见表7。表6现场挂片腐蚀速率试片编号腐蚀速率(mm/a 5033010018503401003250350100085037010037503801003150390100295040010033(下转第51页 7 4第23卷第10期压力容器总第167期411焊材是承压设备安全监察链中重要环节承压设备的安全是由一整套环节来保证的,

15、目前对承压设备的设计、制造、检验、使用、管理都制订了一系列的规章与标准, 基本实施了安全监察。但用于承压设备的重要材料, 却基本是一个空白, 安全链到此中断了。如果承压设备的焊材没有得到必要的监察与管理, 即使设计正确、制造精良、使用操作方便, 都不能保证焊接接头不失效, 焊接接头失效则承压设备不能安全运行。412焊材厂生产管理需要实行安全监察(1 焊材生产过程虽然不复杂, 但原材料的准备却十分复杂, 且要求严格。焊材厂的原材料有几十种, 其中有金属、非金属、矿产品、化工产品等, 种类繁多, 同一种矿产品因产地不同, 品质也不一样, 甚至同一产地矿产品因为处于矿场位置不同, 品质也有很大差异。

16、原材料进厂后还要加工处理, 其工艺过程对性能影响极大, 没有一整套质量管理规章与质量保证体系是难以保证承压设备焊材质量的。(2 焊材厂质量管理要求不严格, 当焊材卖给用户时,据。, 从包 装到质量保证书所有数据与记录, 除牌号外没有一项是对的, 全为低合金钢焊剂内容。最近发现在湖南某地假冒伪劣熔炼焊剂。河南省洛阳、开封有10余家烧结焊剂厂生产三无产品。(3 2000年颁布的JB/T 4747压力容器用钢焊条订货技术条件, 为焊材厂的管理提供了理论依据。413参照各国船级社做法对承压设备用焊材进行认可, 对焊材厂实施审定国内外船级社早就对船用焊材和焊材生产厂进行认可, 专门制订了船用焊接材料标准

17、, 技术指标均高于国家标准, 对船用焊材规定了一整套型式试验制度与实施方法, 对船用焊材生产厂都有完整工厂认可方法, 国内外实施多年, 效果良好。承压设备的危险性、重要性并不比船舶差, 对用于承压设备的焊材实行论证许可, ,06-06:马容忠(1969- , 男, 长期从事承压设备的监督检验工作。(上接第47页表7循环冷却水腐蚀速率测定结果(数据为每月平均值监测时间 碳钢腐蚀速度(mm/a 监测时间碳钢腐蚀速度(mm/a 从表6,7可以看出, 丙烷脱沥青装置塔顶冷凝系统自注入RH -2缓蚀阻垢剂后, 其腐蚀速度明显降低, 远低于G B 500501995工业循环冷却水处理设计规范中所要求的01125mm/a 。5结论(1 通过对丙烷脱沥青装置塔顶表面蒸发空冷系统注入RH -2缓蚀阻垢剂, 其冷却水介质中碳钢 构件的腐蚀速度由01300160mm/a 降至远低于G B 500501995中所要求的01125mm/a 以下, 说明RH -2缓蚀阻垢剂防腐效果良好, 可以在丙烷脱沥青装置塔顶表面蒸发空冷系统使用;(2 通过在丙烷脱沥青装置表面蒸发空冷系统注入RH -2缓蚀阻垢剂工业试验前后数据对比, 认为RH -2缓蚀阻垢剂在抑制表面蒸发空冷的腐蚀有明显的效果, 特别是