近年，隨著原料重質(zhì)化、劣質(zhì)化，石油化工生產(chǎn)過程中冷換設(shè)備的腐蝕增加，且冷換設(shè)施自身質(zhì)量各不相同，對裝置安穩(wěn)、長久生產(chǎn)造成很大影響。石油生產(chǎn)企業(yè)使用的石油煉制成套生產(chǎn)裝置中，各種不銹鋼換熱器管總價占據(jù)所有設(shè)備投資的20%至40%。故而，焊接質(zhì)量、腐蝕防護已然成為企業(yè)經(jīng)營與技術(shù)管理長期關(guān)注的焦點。
不銹鋼換熱器管是石油化工生產(chǎn)時使用最為頻繁設(shè)備之一，其運行質(zhì)量直接決定了裝置是否能夠穩(wěn)定以及長時間安全運行，特別是在使用過程中發(fā)生內(nèi)漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，容易造成介質(zhì)互串、循環(huán)水污染，拆裝修復(fù)極為不便。因此，設(shè)法延長其使用時間，成為各個石油生產(chǎn)企業(yè)共同關(guān)注的問題。從全廠各裝置換熱管泄漏統(tǒng)計情況看，容易發(fā)生泄漏的不銹鋼換熱器管主要為常壓裝置原油常頂油氣不銹鋼換熱器管、初餾塔頂、常壓塔頂后冷器等位置，催化裝置分餾塔頂油氣冷卻器、油槳冷卻器及油漿蒸汽發(fā)生器等本文根據(jù)有關(guān)文獻給合生產(chǎn)實際進行了分析，并提出了相應(yīng)對策。
1冷換設(shè)備腐蝕原因分析
冷換設(shè)備產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，往往是由于介質(zhì)中含有的H2S、單質(zhì)硫以及硫代硫酸等物質(zhì)中的一種成多種，在特殊的工作情況下同冷換設(shè)備所用材料互相作用形成的。腐蝕形式基本有兩種:電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。
制作不銹鋼換熱器管時，制作人員需利用手工電弧焊焊接管板和列管，焊接完成后，焊縫處往往存在不同形式的缺陷，且缺陷的程度也存在差異。如凹陷、氣孔以及夾渣等，焊縫處承受的應(yīng)力往往難以分布均勻。使用過程中，管板部分通常會接觸工業(yè)冷卻水，然而工業(yè)冷卻水中包含有鹽類、微生物以及氣體，上述物質(zhì)往往會腐蝕管板以及焊縫。這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕。管板以及列管焊縫腐蝕的部分集中于孔和縫處。就外觀而言，管板表面存在較多因腐蝕而產(chǎn)生的物質(zhì)和積沉而成的物質(zhì)，分布著不同大小的凹坑。
1.1化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕也可理解為介質(zhì)腐蝕，不銹鋼換熱器管在運行過程中，管板會觸及各類化學(xué)介質(zhì)，自然會受到化學(xué)介質(zhì)的影晌，發(fā)生腐蝕。
不銹鋼換熱器管管板發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要原因有以下三種:第一是介質(zhì)成分和濃度的不同，對換熱路管板的影響也有差異。以鹽酸為例，隨著鹽酸濃度的增加，腐蝕也會愈發(fā)嚴重。硫酸濃度達到50%左右，此時碳鋼以及不銹鋼所受到的腐蝕最為嚴重。但當(dāng)濃度達到60%，或是更離時，腐蝕現(xiàn)象反而會大幅降低。第二是溫度:腐蝕現(xiàn)象處于化學(xué)反應(yīng)，每當(dāng)溫度上升10℃，腐蝕的速度也會相應(yīng)加快，一般為1至3倍。第三是ph值:隨著ph值降低，金屬會更為容昌受到腐蝕。
通常情況下，不銹鋼換熱器管中，換熱管通過焊接的方法與管板相連，焊縫與之周圍山現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的概率較大，原因如下:第一是焊縫造成了縫隙腐蝕。第二是焊接時，焊縫附近所承受的熱度不均勻，使得熱應(yīng)力(殘余應(yīng)力)出現(xiàn)，容易引起應(yīng)力腐蝕破裂。第三是其他還有因焊接工藝不良引起腐蝕。
1.2垢下度蝕
垢下腐蝕出現(xiàn)位置往往集中干冷卻器內(nèi)水程一邊。垢下水腐蝕出現(xiàn)的原因如下:冷卻水內(nèi)含有的溶解盆于水相及垢相的比例之間存在差異，形成了級濃差電池進而出現(xiàn)電化學(xué)類型腐蝕.此時冷卻水內(nèi)的撅已經(jīng)飽和。故而，水相中抓的質(zhì)量分數(shù)較離.碳鋼表面作為陰極.垢相內(nèi)氛的質(zhì)量分數(shù)較低，碳鋼表面作為陽極。溶解氛對體系較為重要，具有去極化功能，換言之，垢相陽極出現(xiàn)二價鐵離子，而水相陰極則出現(xiàn)氫氧根離子，兩者通過化合反應(yīng)，可以出現(xiàn)氮氛化亞鐵這一具有腐蝕性的物質(zhì)。隨著溶液內(nèi)氛含量逐漸升離，水、垢相中的質(zhì)量分數(shù)差距會隨之增加，陰、陽兩極所形成的電位差會相應(yīng)增加，更為容易造成垢下水腐蝕，逐漸向深處蔓延，直到管束發(fā)生穿孔現(xiàn)象。不銹鋼換熱器管開始泄漏。較為常見的現(xiàn)象是當(dāng)冷卻器管束內(nèi)側(cè)運行完成一個周期之后，人們清洗時，可觀察到內(nèi)側(cè)存在腐蝕程度不等的凹坑。
2如何避免換熱管泄漏
2.1避免腐蝕的措施
2.1.1涂抹TH-847防腐涂料
TH847型碳鋼水冷器是專門用于防腐的涂料，其是熱固化類型涂料，能夠于150℃高溫下長時間使用。TH847可作為多種材質(zhì)的防腐涂料。也能避免弱酸性介質(zhì)以及堿性介質(zhì)之間產(chǎn)生腐蝕，成是結(jié)垢現(xiàn)象。同時適用于多種石油工業(yè)不銹鋼換熱器管的防腐工作。
涂抹847之后，換熱管所測得的傳熱系數(shù)保持穩(wěn)定，具有優(yōu)秀的綜合換熱表現(xiàn)。由干847涂層一般僅有200um厚。通過測量這一厚度的847涂層垢以及冷卻器污垢系數(shù)上限，發(fā)現(xiàn)兩者相差較多，符合設(shè)計要求。即使長時間運行，因為涂層不容昌出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，相比沒有進行防腐保護水冷器，其傳熱效果更為優(yōu)秀。沒有涂抹847的管束，由干組化層以及垢層數(shù)量增多.傳熱效果相應(yīng)下降。847涂料具備優(yōu)秀的阻垢功能以及耐腐蝕性，于150t之下運行較為安全、有牢固的貓著力，能夠避免與水、蒸氣、CL等和金屬碰觸之后，所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，使得設(shè)備的能夠長時間使用。
2.1.2涂抹Ni-P化學(xué)鍍層
Ni-P鍍層為非晶態(tài)合金，也可稱之為金屬玻璃.具有抗腐蝕(耐H2S,Cl-，抗高溫(于380℃下仍可運行)效果良好等特點。在工業(yè)運用中可以發(fā)現(xiàn)，鍍層換熱登運行效果優(yōu)秀。故而。Ni-P化學(xué)鍍層不銹鋼換熱器管在石化工業(yè)當(dāng)中的運用頗為頻策。Ni-P鍍層耐蝕性受到設(shè)備運行時溫度的影響，盡量不要于溫度偏高的情況下使用。若溫度處于200℃之下，鍍層結(jié)構(gòu)可以正常運行，其耐蝕性并不會產(chǎn)生太大變化。若溫度處干260℃之上，鍍層結(jié)構(gòu)便會出現(xiàn)異常，鍍層當(dāng)中存在Ni3P顆粒.處干400℃之上，鍍層便出現(xiàn)結(jié)晶.導(dǎo)致鎳鍍層中P含呈下降，耐蝕性隨之降低，出現(xiàn)的Ni3P造成鍍層收縮以及微裂紋.使基體直接受到介質(zhì)住蝕。一般建議在380℃以下使用。
2.2焊接質(zhì)量影晌及措施
焊接鋼制換熱菇中換熱管與管板時，施工人員需確認接頭處的密封效果，還需檢查接頭處的抗拉脫強度。這種焊接結(jié)構(gòu)中含有排列緊湊的單道焊縫，焊縫呈圓形。管板厚度較厚，換熱管壁厚與管板壁厚相差很大等。若施工人員焊接水平不高，或是在焊接過程中出現(xiàn)失誤，便會出現(xiàn)根部含渣、熔合效果不佳以及裂縫等現(xiàn)象。若焊縫中存在裂縫或是氣孔等現(xiàn)象，而在檢測過程中又沒有發(fā)現(xiàn)，便會為之后的運行埋下隱患，缺陷會逐漸擴大，最終出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。
2.2.1保證焊接質(zhì)量的措施
為了保證管子與管板焊接的質(zhì)量與兩者之間的致密性，需要采取以下措施:嚴格清理焊接部位，保證預(yù)熱溫度分布均勻且熱透;正確選擇焊接電流和焊接速度等規(guī)范參數(shù)，盡量選用直徑較小的堿性焊條，焊條應(yīng)經(jīng)烘干后使用;正確選取焊縫起點部位，焊接起點與附近焊縫要保留較多的距離。
2.2.2焊接接頭型式選擇
目前不銹鋼換熱器中的不銹鋼管以及管板共有以下幾種接頭類型:端面接頭焊接式，內(nèi)孔角接頭式和對接內(nèi)孔接頭式、伸出角接頭式等三種，用得最多的是伸出角接頭型式。生產(chǎn)實踐證明，端面接頭型式焊縫更容呂發(fā)生泄漏;伸出角接頭式使用安全可靠。
2.3焊接以及脹接先后順序
先進行脹接，之后進行焊接，施工人員脹接過程中需使用潤滑油成潤滑劑，焊接前必須清理干凈。對于直徑較大的管板，管孔數(shù)以千計，清理工作不但困難費時而且要有專用設(shè)備;對管端要求拋光光度高;裝配及穿管時不能使油污進入管孔，等等。這樣，不僅給施工增加了難度而且提高了制造費用;脹接后在間隙中存在的空氣、濕氣和水分，由于焊接時膨脹，它們不能從反面逸出，只能從熔池中沖擊，昌造成熔池內(nèi)流體金屬翻滾，從而形成氣孔;焊接接近焊縫區(qū)域的溫度較離，使脹接應(yīng)力部分松脫，影晌原脹的效果，甚至嚴密性也受到破壞。若先進行焊接，之后進行脹接，則對管子、管板的要求不像先進行脹接，之后進行焊接那樣嚴格，只要保持管端部及孔口焊接處干凈即可施焊。試驗結(jié)果表明，同樣在管板不經(jīng)嚴格去油清洗的情況下，先焊后脹效果較好.而先脹后焊的接頭質(zhì)量較差。有關(guān)專家認為，先焊后脹是消除氣孔的有效措施之一。權(quán)衡利弊，推薦先焊后脹工藝，只要嚴格服行焊接工藝細則，采用適合的脹管路和脹接工藝，焊接質(zhì)量是可以保證的。
3結(jié)語
首先是針對不同的工況制定不同的防腐方案，且要依據(jù)防腐材料自身優(yōu)勢與設(shè)備設(shè)計時所使用的介質(zhì)及其操作要求而定，科學(xué)設(shè)計與選取防腐措施，以便設(shè)備能夠長時間運行。其次是選擇合適的制造工藝，可有效控制產(chǎn)品的質(zhì)量，延長設(shè)備的使用周期。
