汽油水冷器管束腐蚀原因

近期大家对石油化工水冷却器的管束腐蚀原因比较关切，写了“汽油水冷却器管束腐蚀原因”介绍给大家，大家可以对管束原因有一个初步了解。根据腐蚀情况可以考虑什么方法进行防腐，延长管束的使用寿命。

汽油水冷器管束腐蚀原因

1、冷换设备的腐蚀状况
        冷却器、冷凝器是生产装置的关键设备之一，多数材质为碳钢，一般占全部换热设备30％左右。日常大量的故障及事故抢修，约60％左右是由于冷换设备管束腐蚀泄漏所至。严重影响了生产装置的安全、稳定、满负荷运行。另外，当冷却水与温度较高的介质换热时（水多数走管程 ），水易结水垢，形成锈垢层，增加了热阻，使换热效率严重下降，满足不了生产的需要。
由于冷却器管束的腐蚀与结垢，使用寿命短，多数管束提前报废更新。
2、冷却器管束腐蚀原因
        2.1 油相侧腐蚀
       设备的腐蚀与结垢是炼油厂生产装置操作中常见的问题，特别是一次、二次加工装置的常减压、催化裂化、延迟焦化等塔顶低温部位冷凝、冷却系统的腐蚀较为严重，冷却器是较突出的部位之一。
       因冷却器壳层介质是油、油气（其操作温度在80～150℃左右），与冷却介质循环水（其操作温度在28～40℃左右），进行热交换。从该腐蚀部位的形态及金相分析结果看，均为电化学腐蚀，只是腐蚀介质与操作条件不尽相同。一般汽相部位腐蚀轻微，液相部位腐蚀较重，尤其以汽液两相相变部位（露点部位）最为严重。腐蚀形态为全面腐蚀和局部腐蚀，部分以坑蚀较为突出，最大局部腐蚀速度有的高达6mm/a以上，平均1.2～5mm/a之间。
对于一次加工装置严重的腐蚀破坏是由于HCl和H2O相互促进,构成了循环腐蚀,其反应式为:

       Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

FeCl2 + H2S → FeS↓+2HCl

Fe + H2S → FeS + H2↑

FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S

       对于二次加工装置冷凝系统的腐蚀原因与一次加工装置有区别，但在冷凝区域气液两相相变部位腐蚀程度是相同的。从受腐蚀管束外观看，管束之间被疏松的腐蚀产物及污物堵死，金属表面出现蚀坑。
      2.2 循环水侧腐蚀
       因冷却水中含有碳酸氢盐、碳酸盐、氯化物、磷酸盐等，其中以溶解的碳酸氢盐如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2最不稳定，当冷却水流经传热的金属表面时就发生如下反应：

Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + H2O + CO2↑

Mg(HCO3)2 → MgCO3 ↓+ H2O + CO2↑

       当水中溶有大量的氯化钙时还会产生下列置换反应：

CaCl2 + CO-23 → CaCO3↓ + 2Cl-

      当水中加有聚合磷酸盐作缓蚀剂时，又会将钙转化成磷酸钙，其反应为：

2PO4-3 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6 Cl-

       此外溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀，形成铁锈，反应如下：

2Fe+2H2O+O2 → 2Fe(OH)2  ↓

       反应的结果在传热面上逐渐结垢，同时伴随铁锈的生成。当冷却器运行时，由于垢层的影响，换热效果严重降低。有的个别管束使用不到一年换热管内已被堵死。
另外，由于水垢的存在，易造成管内壁的垢下腐蚀，使管束的使用寿命下降。
水对金属表面的腐蚀主要为电化学腐蚀，在腐蚀电池中阴极反应主要是氧的还原，阳极反应则是铁的溶解。碳钢在水中发生的腐蚀反应为：

阳极反应：2Fe → 2Fe+2 + 4e

       阴极反应：O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

总 反 应：2Fe + 2H2O + O2 → 2Fe(OH)2↓

       在腐蚀时，铁生成氢氧化铁从溶液中沉淀出来。因这种亚铁化合物在含氧的水中是不稳定的，它将进一步氧生成氢氧化铁。

      2Fe(OH)2 + 2H2O + 1/2O2  → 2Fe(OH)3↓

之后，氢氧化铁脱水，生成铁锈 。

       2Fe(OH)3  → FeOOH ↓+ H2O

       红棕色的Fe(OH)3基本上不溶于水，只要水中溶解氧不断增加，这种腐蚀电池的共轭反应就会不断地进行下去。
       另外，水中其它成分的含量以及温度、流速和微生物的作用，都会影响上述共轭反应过程的进行。溶解性固体物，特别是氧化物和硫酸盐的存在会加剧腐蚀。水中悬浮物和污物存在会引起局部积污，使金属保护膜不易生成或形成氧浓差电池产生点腐蚀。
       所以说，金属在垢下腐蚀由于本身电化学腐蚀存在自催化作用，将加速金属的腐蚀。
3、关注
总之，对于石油化工企业每年花在因腐蚀更换冷换设备管束的资金占整个大修更新的比例还是比较大的。所以说，合理选用冷换设备管束材料及控制方法，减少腐蚀，是我们科技人员一直关注的问题。