石油化工机械设备的腐蚀与防护

杨光

  摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，各领域对石油能源的需求只增不减，极大带动了我国石油化工产业发展及进步，而石油化工机械设备是保证石油化工稳定、安全生产的基础，但当前经常出现石油化工机械腐蚀问题，严重降低了设备使用效果，缩短了使用寿命，降低了生产效率，对石化企业带来较大的经济损失。为此，本文主要对石油化工机械设备腐蚀原因进行分析，提出几点防腐蚀对策，以为相关部门提供一些借鉴。

  关键词：石油化工；机械设备；腐蚀；水冷器；原因

  引言

  石油化工企业不仅是促进国家发展的关键产业，还对现代社会的生活品质提升作出了贡献，石油化工产业的生产效用将会对工业生产和住户生活产生深远影响。假如石油化工设备受到腐蚀，将会造成明显的安全生产事故，严重危害施工人员的人身安全。因而，对我国石化机械设备的防腐工作已成为了在我国化工厂的重中之重，优化生产中采用的自动化设备系统软件，提升其防腐蚀作用，已经转变成了石化行业可持续发展观的关键。石油化工公司要持续开发新的防腐蚀技术，及时汇总相关的工作经验，以确保石油化工公司的生产效率，提升我国石油化工企业的经济收益，为石油化工商品的质量和施工人员的安全提供保障。

  1.分析石油化工机械设备腐蚀原因的必要性

  经济飞速发展，推动了石油化工行业的进步。在石油化工行业当中，石油化工机械设备占据着不可替代的重要地位，石油化工机械设备受到腐蚀的现象非常常见，而设备被腐蚀之后，不但机械设备不能再正常使用，造成资源的浪费，同时还可能给安全生产造成威胁。所以，找出导致石油化工机械设备腐蚀的原因，分析并采取科学的解决策略是十分有意义的。

  2.石油化工机械设备水冷器泄露分析

  近几年某车间水冷器发生三起产品出装置循环水冷却器泄漏事件，分别2016年大修汽油加氢产品出装置冷却器E-207管束泄漏、2022年汽油加氢装置二段产品出装置冷却器E-407管束泄漏、2022年芳烃抽提装置产品出装置水冷器E-509。

  造成水冷器管束泄漏事件最主要的原因为垢下腐蚀，垢下腐蚀也是影响所有炼厂水冷器长周期运行的主要问题。循环水腐蚀可导致多种不同形式的损伤，基本常见为碳钢发生全面或局部腐蚀。E-207、E-407这两起案例失效原因均为局部腐蚀中的垢下腐蚀导致。循环水垢下腐蚀主要分为两种：生物粘泥形成的微生物腐蚀，硬质结垢形成的垢下腐蚀。在水冷器管束防腐涂层破坏部位，碳钢管材裸露在有水的环境中结垢，水中腐蚀性元素对设备的化学腐蚀会因水的导电性而形成电化学腐蚀，进而加速腐蚀的发生。循环水中存在大量氧气，结垢物内外形成垢下缺氧、垢外富氧，垢下贫氧区域电位低，垢外部位氧浓度高电位相对较高，由于存在电位差，形成氧浓差电池。管束垢下金属铁不断溶解生成Fe2+，出现过剩的带正电荷的铁离子。机理如下：

  阳极：Fe-2e=Fe2+；

  阴极：O2+2H2O+4e=4OH-。

  由于E-509管束未抽出检修无法观察到管束具体情况，暂时无法对泄漏原因进行分析。

  2016年大修对产品出装置冷却器E-207进行常规检修，换热器封头拆除后管束端盖上存在大量杂质（塑料袋、筷子、水厂填料以及水垢），在管板处有6根换热管处防腐层脱落，存在明显腐蚀痕迹。管束送至清洗打压后管束发生泄漏，泄漏部位发生在发生发生腐蚀的换热管与管板焊缝处，泄漏点补焊后打压管束无泄漏。

  图1 管板焊接处垢下腐蚀                                     图2 泄漏处补焊

  2022年2月汽油加氢装置二段产品水冷器E-407在每月循环水采样测漏时发现水样中含油，同时加改水厂循环水有带油现象，将E407换热器循环水加盲板切除后加改水厂带油现象逐渐消失，判断E-407管束泄漏。3月对水冷器管束进行检修，抽出管束后管板表面存在大量淤泥以及水厂加药聚合成的絮状物，第一管程循环水入口管板表面还有大量水厂填料黑色碎片，堵塞在换热管表面，管束送至清洗厂，管束经高压水冲洗出大量淤泥，送至打压厂共观察到4根换热管存在泄漏，由于泄漏换热管在靠内，肉眼难以观察到具体位置，所以将疑似泄漏部位附近管也进行封堵，共封堵10根换热管后打压合格。

 

    图3 E-407管板表面杂物               图4管束清洗检修后回装

  汽油加氢这两台泄漏换热器循环水流速常年不达标，流速一般在0.2-0.4m/s，循环水流速低容易在管束水流死区部位结垢，循环水腐蚀和污垢紧密关联。

  E-207腐蚀部位在管板与换热管涨焊处，此部位存在明显腐蚀迹象，由于管板防腐层脱落，在管板金属表面积垢，发生垢下腐蚀，管板和换热管焊接质量存在存在未焊透或气孔等缺陷，导致腐蚀泄露。

  E-407泄露为换热管内结垢导致的垢下腐蚀，管内存在局部防腐层脱落，由于水质和温度的原因，在防腐层破损部位结垢造成垢下腐蚀。由于水厂大量填料碎片堵塞在循环水管板入口部位，第一管程部分换热管被堵死，导致第二管程循环水流速下降，更容易产生结垢现象发生腐蚀，该管束泄漏的位置全部在第二管程。

  减轻水冷器垢下腐蚀的方法：

  一、循环水水质：按《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007相规定的指标控制循环水指标，利用旁流水、加药等方式控制水质，同时严控补充水水质。

  二、循环水流速：循环水走壳程的冷却器循环水流速不低于0.3m/s，低于0.3m/s应采取反向冲洗等措施；循环水走管程的冷却器循环水流速不低于0.9m/s，循环水流速越高，沉积少，积垢少，热效果较好，因此0.9m/s作为规定流速下限，上限由设备设计考虑。

  三、温度：循环水温度≤50℃，水侧换热壁面温度≤70℃，控制循环水温度≤50℃容易实现，但当被冷却介质温度较高时换热壁面温度可能不达标造成结垢。

  四、药剂及工艺处理：水厂通过加阻垢剂或缓蚀剂等药剂控制水质或降低结垢速度。

  五、涂层保护：采用SHY99换热器专用防腐涂层，涂层施工应规范施工，该涂层可在240℃1.0MPa蒸汽吹扫24小时，开停工时应避免长时间蒸煮造成涂层破坏。

  六、牺牲阳极保护：封头增加高活性金属保护块，减轻管束腐蚀。

七、
材质升级：升级不锈钢管束或其他合金钢材质提升耐腐蚀性。

3.石油化工机械设备防腐蚀的主要措施

  3.1做好设备的防腐蚀设计与设备安装

  在进行生产制造之前必须要做好机械设备的防腐蚀设计。相关的设计人员在设计之初就必须将防腐因素融入于设计方案当中，积极的借鉴国际先进的防腐控制技术，努力设计出能够制造出防腐性能良好机械设备的方案，将设备的使用寿命、生产的安全性以及成本控制作为设计的主要任务。设计人员应该认识到机械设备发生腐蚀的危害性，在研发方案当中引入石油化工机械设备防腐蚀防护技术，从生产制造工艺方面保护石油化工机械设备的性能。

  3.2选择具有良好防腐蚀性能的原材料

  石油化工机械设备的生产制造过程中，选择具有良好的防腐蚀性能的生产材料是至关重要的，这也是影响设备腐蚀的一个重要因素，应该遵循相关的规范要求，采取具有防腐蚀性能的生产材料，如果生产企业和相关的人员不按照技术规范，为了节约成本，采取不规范的材料，那么会使得机械设备的防腐性能无法达到要求，也就不能保证防腐效果。石油化工企业在选购设备生产材料的时候必须要慎重考虑，因为机械设备的制造材料所产生的腐蚀，很有可能会威胁到设备使用的可靠性以及设备的使用寿命。在选择机械设备的生产材料时务必要考虑到材料在各种介质当中的耐腐蚀性能，同时也要兼顾其工艺性能，遵循经济性原则。石油化工生产的过程比较复杂，也涉及到各种各样的工种，所以必须要优化当前的石油化工生产流程，在生产当中做好机械设备的防腐保护工作。

  3.3构建完善的质量监督体系以及保养机制

  由于部分石油化工企业未进行完善的机械设备安装监控系统的构建，这将导致部分企业在机械设备在实际安装中，会存在不规范情况，导致实际安装工作难以达到相应的质量标准。完善的石油化工机械装置安装监控系统在实际应用中，还能有效强化工人的责任意识，通过发挥工人的自觉性，对提高设备安装施工质量具有重要帮助，同时还能有效延长设备的使用寿命。在实际的监督管理中，假如发现违规情况，必须停止违规行为，并且定期送审，保证质量监督体系能得以高效实施。为有效保证石油化工机械设备维修效果，还需进行完善的管理机制构建，石油化工企业就需要对机械设备的维修档案信息做到不断完善，对各类维修信息做到认真记录，特别是需要对故障发生的具体原因以及位置，维修措施的内容进行详细记录，保证相关人员能准确清晰的查阅，在实际工作中和通过建立独立的维修中心，维修单位必须要具有国家认证资质，保证设备维修专业性能得以提升，这对提高机械设备的整体质量也具有重要帮助。

  结语

  综上所述，石油化工机械设备在运行时必然会出现各种各样的腐蚀问题，其腐蚀程度越高，机械设备的性能受到的影响越大。因此，本文从影响机械设备腐蚀的主要因素入手，指出了影响机械设备腐蚀使用材料、生产环境等因素的主要原因。由此，通过机械设备防腐蚀措施，延长机械设备的使用寿命，在帮助企业节省生产成本的基础上，也提升了机械设备防腐蚀能力，为企业创造出更多的生产效益。

参考文献

[1] 刘孟鹏. 石油化工机械设备腐蚀的监测与防护[J]. 清洗世界，2022，38(7):169-171.

[2] 赵靓. 石油化工机械设备腐蚀的监测与防护[J]. 化工管理，2021(18):189-190.

[3] 仇峰. 石油化工机械设备腐蚀的监测与防护[J]. 中国化工贸易，2014(18):72-72.