表面蒸發(fā)空冷器的腐蝕及防護措施

1、安全分析表面蒸發(fā)空冷器的腐蝕及防護措施任世科1, 劉雪梅1, 黨興鵬2(1. 蘭州石油化工公司研究院, 甘肅蘭州730060;21蘭州石化公司煉油廠, 甘肅蘭州730060摘要:通過對表面蒸發(fā)空冷系統(tǒng)腐蝕研究, 研制出一種能抑制表面蒸發(fā)空冷器腐蝕的專用緩蝕阻垢劑, 工業(yè)試驗應用效果較好, 建議在同類設備上推廣使用。關鍵詞:表面蒸發(fā)空冷器; 專用緩蝕阻垢劑; 防護效果中圖分類號:TQ05315;T Q05019文獻標識碼:B文章編號: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表面蒸發(fā)空冷器是蘭州石油機械研究所研制的集水冷與空冷、傳熱與傳質為一體的新型高效冷凝冷卻設備。其具有傳熱效率高、能耗低、節(jié)水、投資少、結構緊湊、安裝維護方便、操作穩(wěn)定可靠等優(yōu)

4、點, 適用于煉油行業(yè)溫度低于80的低溫工藝介質冷卻和冷凝, 在煉油行業(yè)使用表面蒸發(fā)空冷器具有十分重要的節(jié)能意義和巨大的社會效益。蘭州石化公司煉油廠丙烷脫瀝青、300萬噸重催、酮苯脫蠟、連續(xù)重整等裝置已使用該空冷, 但該表面蒸發(fā)空冷自使用以來, 腐蝕問題較為突出, 尤其丙烷脫瀝青裝置, 由于表面蒸發(fā)空冷管束外部結垢形成的垢下腐蝕嚴重, 多次造成管束腐蝕穿孔, 甚至因泄漏量大迫使裝置緊急降量處理, 若不及時采取措施, 將影響裝置的正常生產。1表面蒸發(fā)空冷腐蝕機理表面蒸發(fā)空冷的水垢是由過飽和的水溶性鹽類 組成, 水中溶解有各種鹽類, 如重碳酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽等, 其中以溶解的重碳酸鹽(如C

5、a (HC O 3 2 最不穩(wěn)定, 極易受熱分解生成碳酸鹽沉積在金屬表面。因此, 當其冷卻水中溶解的重碳酸鹽較多, 水流通過空冷表面管束時, 由于其管束表面溫度較高, 就會受熱分解, 其反應如下:Ca (HC O 3 2CaC O 3+H 2O +C O 2另外, 隨著溶解在冷卻水中的C O 2逸出, 水中的pH 值升高, 此時, 重碳酸鹽在堿性條件下也會發(fā)生反應:Ca (HC O 3 2+2OH -CaC O 3+2H 2O +C O 2-3上述反應中生成的CaC O 3屬微溶性鹽, 溶解度比Ca (HC O 3 2要小得多。同時,CaC O 3溶解度是隨著溫度的升高而降低。因此, 在表面蒸

6、發(fā)空冷管束傳熱表面, 這些微溶性鹽很容易達到過飽和狀態(tài)而從水中結晶析出, 尤其當水流速度較小或傳熱面較粗糙時, 這些結晶沉淀物就更容易沉積在傳熱表面, 5 4形成水垢。由于這些水垢結晶致密且較堅硬, 也被稱之為硬垢。就此系統(tǒng)腐蝕而言, 主要腐蝕類型為微電池腐蝕、氧濃差電池腐蝕1。111微電池腐蝕由于表面蒸發(fā)空冷的管束為碳鋼, 碳鋼的主要組織為鐵素體和滲碳體(Fe 3C 。鐵素體是體心立方晶格的純鐵, 而滲碳體是一種鐵碳化合物。碳鋼浸入水中后, 兩者之間由于電極電位不同產生了電位差。其次這一組分又是互相均勻、緊密地交叉排列在一起的電導體, 因而構成了電聯(lián)接, 自由電子可以從陽極鐵素體自由地流到滲

7、碳體上。水中的溶解氧能在滲碳體的表面吸收鐵腐蝕時釋放的電子, 從而使腐蝕過程連續(xù)進行。其作用過程如下:陽極反應:FeFe 2+2eFe (OH 2+H 2O Fe (OH 3+H +e 2Fe (OH 3Fe 2O 3+3H 2O陰極反應:O2+2H 2O +4e 4OH -112氧濃差電池腐蝕池。, 垢物下面與金屬表面形成縫隙區(qū), 在這些縫隙區(qū)內的溶液很難得到氧的補充, 而縫隙區(qū)之外的溶液氧的供應很充分, 因而縫隙區(qū)外富氧則形成陰極, 而縫隙區(qū)則貧氧形成陽極被腐蝕。其化學反應過程與上述微電池腐蝕相同。2RH -2緩蝕阻垢劑性能及特點針對表面蒸發(fā)空冷腐蝕機理, 研制了一種能抑制此腐蝕的RH -

8、2緩蝕阻垢劑2, 它是一種以鋅鹽為主體緩蝕劑, 羧酸鹽和磺酸基團的共聚物為分散阻垢劑, 并加入了具有優(yōu)良緩蝕性能的有機膦等的復合水質穩(wěn)定劑。此配方克服了同類緩蝕阻垢劑存在的分散性能不足、鋅鹽沉積和膠狀物絮凝等缺點。RH -2由于在共聚物中引入了磺酸基團, 對各種鈣垢具有很強的分散能力, 對溶解和穩(wěn)定鋅的能力優(yōu)于丙烯酸-丙烯酸脂二元、三元共聚物, 對泥沙、油污及有機物具有良好的分散能力, 在高pH 、高硬度、高堿度條件下, 對鋅垢、鈣垢、鐵垢仍具有優(yōu)良的阻垢性能, 由于是單劑, 使用投加方便。3RH -2緩蝕阻垢劑緩蝕阻垢試驗對比試驗依據(jù):HG /T 20241991水處理藥劑阻垢性能測定方法鼓

9、泡法、HG /T 21591991水處理劑緩蝕性能的測定旋轉掛片法、G B 500501995工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范。試驗藥劑:(1 RH -2緩蝕阻垢劑; (2 CSW -101/CSW -205(國內某化工研究所產品 ; (3 CH301/CH302(國內某廠產品 。311靜態(tài)阻垢試驗試驗條件:(1 條件1:Ca2+:60515ppm ; 時間:10h ; 溫度:80; (2 條件2:Ca2+:920ppm ; 時間:10h ; 溫度:80。靜態(tài)阻垢試驗結果見表1。相對阻垢率:=(V 2-V 1 /(V 0-V 1 ×100%式中V 0Ca 2+濃度,ppm未加-2+濃度,p

10、pm2加RH -2緩蝕阻垢劑的試驗后的Ca 2+濃度,ppm表1RH -2緩蝕阻垢劑靜態(tài)阻垢性能對比試驗結果試驗條件藥劑用量(ppm 試驗后pH 值阻垢率(%2+Ca 2+條件19513CSW -101/CSW-205條件2RH -240/13-20540/13854819291108711從相同條件的阻垢試驗說明,RH -2阻垢性能優(yōu)于CH301/302和CSW -101/CSW -205, 且隨pH升高,RH -2阻垢率仍很高, 而另兩種藥劑阻垢率則下降較多。312旋轉掛片腐蝕試驗3試驗條件:Ca 2+:920ppm ; HC O -3:900ppm ;pH :813815; 旋轉線速度:

11、014m/s ; 時間:72h 。試驗結果見表2。從表2可看出,RH -2的緩蝕性能十分優(yōu)良, 緩蝕效果優(yōu)于CH301/CH302、CSW -101/CSW -205。64CPVT 表面蒸發(fā)空冷器的腐蝕及防護措施V ol23. N o102006表2RH -2緩蝕阻垢劑旋轉掛片阻垢性能對比試驗結果藥劑試片試片原重(g 試驗后重(g 失重(g 腐蝕率(mm/a 平均腐蝕率(mm/a 010046 0010066 0010077 04RH -2緩蝕阻垢劑在丙烷脫瀝青裝置表面蒸發(fā)空冷器工業(yè)應用在未使用RH -2緩蝕阻垢劑之前, 該裝置塔頂冷凝系統(tǒng)表面蒸發(fā)空冷外腐蝕比較嚴重, 曾造成該裝置開工不到一個

12、周期(2年左右 就有腐蝕穿孔現(xiàn)象, 有幾次因泄漏量大, 曾迫使裝置緊急停工, 影響了安全生產。對此,2000年4月對該裝置塔頂冷凝將20#鋼標準試(2376h 。同時率, 結果見表4。表3現(xiàn)場掛片腐蝕速率試片編號腐蝕速率(mm/a 24301451244013892450140324701305248015932490136725001426表4循環(huán)冷卻水腐蝕速率測定結果監(jiān)測時間碳鋼腐蝕速率(mm/a 200004040404-19015472000-04-20013572000-04

13、-2101372從表3的現(xiàn)場掛片監(jiān)測及表4的腐蝕速率可看出, 碳鋼的腐蝕速率是相當嚴重的, 遠高于G B 500501995所要求的01125mm/a 。在丙烷脫瀝青裝置塔頂冷凝系統(tǒng)表面蒸發(fā)空冷部位注入RH -2緩蝕阻垢劑后, 在長達近一年的開工過程中沒有發(fā)生腐蝕穿孔現(xiàn)象, 這說明注入RH -2緩蝕阻垢劑是行之有效的。411-2, 從而使管束外側污垢熱阻大大降低, 提高表面蒸發(fā)空冷的換熱效率, 同時減少軟化水用量(見表5 、降低裝置能耗。表5軟化水用量對比項目時間軟化水用量(t 加工量(t 單耗(t/t 注劑前2001-022001-0362503540257121800001240 0120

14、0注劑后2001-052001-0634803913257112854801135 01140412緩蝕效果通過現(xiàn)場掛片法和瞬時腐蝕速率測定儀監(jiān)測其腐蝕速率。2001年4月26日起在現(xiàn)場進行掛片, 時間為99天(共計2376h , 其結果見表6, 腐蝕測定儀測定結果見表7。表6現(xiàn)場掛片腐蝕速率試片編號腐蝕速率(mm/a 5033010018503401003250350100085037010037503801003150390100295040010033(下轉第51頁 7 4第23卷第10期壓力容器總第167期411焊材是承壓設備安全監(jiān)察鏈中重要環(huán)節(jié)承壓設備的安全是由一整套環(huán)節(jié)來保證的,

15、目前對承壓設備的設計、制造、檢驗、使用、管理都制訂了一系列的規(guī)章與標準, 基本實施了安全監(jiān)察。但用于承壓設備的重要材料, 卻基本是一個空白, 安全鏈到此中斷了。如果承壓設備的焊材沒有得到必要的監(jiān)察與管理, 即使設計正確、制造精良、使用操作方便, 都不能保證焊接接頭不失效, 焊接接頭失效則承壓設備不能安全運行。412焊材廠生產管理需要實行安全監(jiān)察(1 焊材生產過程雖然不復雜, 但原材料的準備卻十分復雜, 且要求嚴格。焊材廠的原材料有幾十種, 其中有金屬、非金屬、礦產品、化工產品等, 種類繁多, 同一種礦產品因產地不同, 品質也不一樣, 甚至同一產地礦產品因為處于礦場位置不同, 品質也有很大差異。

16、原材料進廠后還要加工處理, 其工藝過程對性能影響極大, 沒有一整套質量管理規(guī)章與質量保證體系是難以保證承壓設備焊材質量的。(2 焊材廠質量管理要求不嚴格, 當焊材賣給用戶時,據(jù)。, 從包 裝到質量保證書所有數(shù)據(jù)與記錄, 除牌號外沒有一項是對的, 全為低合金鋼焊劑內容。最近發(fā)現(xiàn)在湖南某地假冒偽劣熔煉焊劑。河南省洛陽、開封有10余家燒結焊劑廠生產三無產品。(3 2000年頒布的JB/T 4747壓力容器用鋼焊條訂貨技術條件, 為焊材廠的管理提供了理論依據(jù)。413參照各國船級社做法對承壓設備用焊材進行認可, 對焊材廠實施審定國內外船級社早就對船用焊材和焊材生產廠進行認可, 專門制訂了船用焊接材料標準

17、, 技術指標均高于國家標準, 對船用焊材規(guī)定了一整套型式試驗制度與實施方法, 對船用焊材生產廠都有完整工廠認可方法, 國內外實施多年, 效果良好。承壓設備的危險性、重要性并不比船舶差, 對用于承壓設備的焊材實行論證許可, ,06-06:馬容忠(1969- , 男, 長期從事承壓設備的監(jiān)督檢驗工作。(上接第47頁表7循環(huán)冷卻水腐蝕速率測定結果(數(shù)據(jù)為每月平均值監(jiān)測時間 碳鋼腐蝕速度(mm/a 監(jiān)測時間碳鋼腐蝕速度(mm/a 從表6,7可以看出, 丙烷脫瀝青裝置塔頂冷凝系統(tǒng)自注入RH -2緩蝕阻垢劑后, 其腐蝕速度明顯降低, 遠低于G B 500501995工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范中所要求的01125mm/a 。5結論(1 通過對丙烷脫瀝青裝置塔頂表面蒸發(fā)空冷系統(tǒng)注入RH -2緩蝕阻垢劑, 其冷卻水介質中碳鋼 構件的腐蝕速度由01300160mm/a 降至遠低于G B 500501995中所要求的01125mm/a 以下, 說明RH -2緩蝕阻垢劑防腐效果良好, 可以在丙烷脫瀝青裝置塔頂表面蒸發(fā)空冷系統(tǒng)使用;(2 通過在丙烷脫瀝青裝置表面蒸發(fā)空冷系統(tǒng)注入RH -2緩蝕阻垢劑工業(yè)試驗前后數(shù)據(jù)對比, 認為RH -2緩蝕阻垢劑在抑制表面蒸發(fā)空冷的腐蝕有明顯的效果, 特別是