石油化工换热器腐蚀原因及防腐措施

董小峰

摘要：石油化工生产包括很多的工艺流程，有些工艺流程存在着不同形式的换热，这就需要换热器来完成这一操作。借助换热器可以把热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，从而满足工艺需求。为了从根本上解决腐蚀问题，就得了解发生腐蚀的真正原因，然后对症下药，高效利用防腐措施。

关键词：石油化工；换热器；腐蚀原因；防腐措施

引言

随着我国综合国力的不断提升，国家工业技术水平呈现蓬勃发展态势，对石油资源的依赖程度相对增大，各类石油开采及生产设备得到了广泛应用。板式换热器是石油化工生产中的重要能量交换设备，主要负责对化工厂中流体的冷却作用，即：将较高温度的流体热量通过内部的传热介质传递至冷流体部分，从而达到降低流体温度的目的，属于热交换设备中的一种。由于水资源的经济性，目前，非特殊换热器设备基本采用水作为循环冷却媒介，导致换热器中由于长时间高温作业而出现不同程度的污垢或水垢的沉积；加上换热器的工作环境复杂，换热器的材质基本是由钢材进行焊接而成，钢材长时间在高温高压环境下进行生产作业，钢材上的冷热交换频率较多，致使90%以上换热器均是由于内部或外部腐蚀造成了其结构失效，严重腐蚀后将给石化业的高效生产及安全作业构成严重威胁。采用更加先进的防护技术来降低板式换热器腐蚀问题，成为当前石化企业重点考虑及研究的方向。

1石油化工行业加氢装置换热器运行中的常见故障

1.1设备的密封故障

石油化工行业所使用的加氢装置换热器接触的氢气和石油这类反应介质有着明显的易燃、易爆特点，并且反应环境的温度和压力数值明显高于外界气压，在生产过程中不允许出现任何泄漏问题。密封结构设计作为加氢装置换热器结构设计的重要环节之一，也是故障发生最为频繁的环节。密封故障具体可以分为内泄漏和外泄漏两种类型，又以内泄漏故障发生频率最高。内部的密封泄漏故障主要是因为加氢装置换热器受到腐蚀和焊接质量问题的影响，导致换热管与固定管板的连接处、浮头的密封处出现了开裂或者破坏的问题。

1.2设备的结晶结垢故障

因为加氢装置换热器所处的流体介质成分组成相对较为复杂，在具体运行的过程中很容易出现结晶结垢故障，具体又可以分为化学反应结垢、粒结垢、生物结垢等多种形式。化学反应结垢是目前换热器结晶结垢故障最为常见的一种。加氢装置换热器内部出现的化学反应结垢故障通常是反应介质中的硫化物和氮化物与加氢裂化过程中所产生的氯化氢副产物经过反应生成氯化铵，在温度环境有所降低的情况下，会逐渐接近附着在换热管的管壁上。这类故障的出现会导致换热器的传热系数有所下降，影响整个加氢装置换热器的正常运行。如果这一问题持续发展，还会因为管路堵塞而引发加氢装置换热器爆炸事故。

2石油化工换热器腐蚀原因问题

2.1电化学腐蚀

当换热管中流体发生相对流动，由于流动速度的不均匀，或者某些特定情况下，流体不发生流动，这时候就会产生沉积物。这些沉积物经过长期的积累，同时随着流体缓慢流向金属表面，在金属表面形成马蹄形的凹槽或深谷形状。换热器的腐蚀连续不牢固性、并且具有不均匀性的特点，在缝内外，沉积物的含量不一，存在很大的差别，这几形成了电化学腐蚀。无论是阳极还是阴极发生反应，都会造成腐蚀现象。当发生阳性反应，就会出现金属逐渐溶解，当发生阴极还原反应，换热器中的物质会被还原成中性或者碱性的溶液，一旦出现腐蚀产物，就会造成散热器缝内外的化学成分不平衡，出现严重腐蚀。

2.2磨损腐蚀

磨损腐蚀，发生的主要原因就是金属构件与换热器表面的介质发生相互摩擦，长此以往在金属构件的表面形成损坏。导致磨损发生的介质，有可能是固体，也有可能是液体，甚至可能是气体，总之不局限于介质的形态。由于换热器在运行过程中，其内介质处于高速流动状态，这就会对金属表面的腐蚀部位造成撞击或者冲刷，长此以往腐蚀物质随着介质一起流走，金属构件又出现新的裸露部位，继而继续产生撞击或者冲刷，如此反复，就形成了磨损腐蚀。

3石油化工换热器防腐措施

3.1牺牲阳极保护法

电化学腐蚀发生的过程中，在阴极与阳极之间出现离子交换，产生电流，也就是腐蚀电流。牺牲阳极保护法，简单一点来说，就是在被保护的那边便连接一个相对其本身电位更负的金属，这样的话，被保护的金属端就会发生阴极极化。一般情况下，常用的牺牲阳极材料为碳素钢，主要因为碳素钢组成成分组要就是铁素体（Fe），并且铁是电位极低的标准材料。如果将铝当成阳极，就很容在化学反应中产生氧化膜，并且不会产生腐蚀电流。另有一些金属材料由于价格较高，大大增加成本，得不偿失，相比较起来，锌是非常适合做阴极极化材料的。

3.2石油化工行业中换热器的泄漏检修

石油化工企业要重视对换热器的检修，其中最容易出现的是泄漏问题。换热器的泄漏有多种原因，这个问题的出现不仅会造成环境污染，还会影响生产的正常进行，所以应该引起维护人员的高度重视。首先，换热器在制造过程中需要焊接，尤其是在焊接管子与管板时容易产生残余变形和残余应力，如果处在一定的腐蚀环境下就会产生腐蚀开裂，进而造成换热器接头处的泄漏。在换热器管子与管板的缝隙处有时还会存在一些不流动的液体，这些液体与缝隙外的液体会形成浓差电池，进而导致出现缝隙腐蚀。这种腐蚀也是造成换热器接头泄漏的原因之一。换热器在制造的过程中如果选择的焊接工艺不合适则会造成不同的焊接缺陷。这样换热器在运行的过程中会受到交变应力的作用扩大泄漏通道，进而引发泄漏问题。其次，换热器在长时间的运行中会受到生产工艺等的影响造成介质压力不稳、温度骤变等。这些问题的会导致螺栓松动，进而造成泄漏。泄漏问题是换热器检修的一个重点，维护人员只有明确导致泄漏的原因才能更好地解决泄漏问题。如果在检修过程中发现两种流体的混合，要把换热器装置拆开检查，避免泄漏导致装置停车。为了及时发现换热器内部泄漏问题可以采取对低压出口的流体进行采样、分析的方法。

3.3石油化工行业中换热器的内部检修

为了确保换热器正常工作，相关人员要定期对其进行拆开检查。首先，要进行外观检查，比如检查各个部位的腐蚀、劣化情况，并利用取样的方法开展分析实验。其次，要对换热器壳体、通道、管板进行检查。对这些部位进行腐蚀检查时可以利用超声波测厚仪来测定，以确认腐蚀厚度是否在正常范围内。换热器的通道、隔板会因为水垢问题而变形，相关人员可以采用抗拉等对其进行测定。最后，要对传热管进行检查。传热管是换热器的主要组成部分，因此要着重对其内侧缺陷进行检查。可以利用检查器的刻度检查缺陷的大小，对缺陷的深度进行检查可以采用涡流探伤器。

结束语

有效解决或防止换热器的腐蚀失效问题，保障其在长时间、不同工况条件下具有较强的结构综合性能，是提高石油高效生产的重点任务。找到管板式换热器中常见的腐蚀类型及腐蚀位置，采用合理的防腐方法来防止其设备发生不同程度的腐蚀现象至关重要。管板式换热器腐蚀问题一旦得到有效控制，不仅能降低设备的故障失效率，减少设备停机维修时间，也可使生产现场的石化产品产量得到明显提升，提高设备的作业安全性，给企业带来较大的经济效益。

参考文献

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