换热器腐蚀破坏案例——重油催化水冷器腐蚀原因及解决办法

重油催化水冷器腐蚀原因及解决办法

1、 概况

        某重油催化轻柴油冷却器，规格型号为FB1000-240-40-6，管束材质为10#，换热管数564根。其操作条件见下表：

操作条件

介质		温度 (℃)		压力MPa
管程	壳程	管程	壳程	管程	壳程
轻柴油	循环水	120	30	2	0.3

2、使用情况

        该冷却器管束使用10个月左右，已有12根换热管泄漏。这在水冷器使用中腐蚀这么块是不多见的。从管束外观看，管板（油侧）金属表面有轻微腐蚀，没有明显的点蚀坑，表面锈蚀产物不多。管束外壁（循环水侧）表面附有大量的水垢层，水垢层下面有较厚的锈垢层，锈垢层下的金属表面出现大量的点蚀坑，有一部分见不到原先的金属表面，金属表面较粗糙。

3、管束腐蚀原因分析

      因为该管束使用时间为10个月左右，出现管束较多的孔蚀腐蚀速度很快，属于非正常的适用范围。因为循环水在这种操作条件下的解垢与对金属腐蚀原因如下：

3.1结垢原因分析

        对于大多数冷却器水走管程，因冷却水中含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。当冷却水流经传热的金属表面时就发生如下反应：

                              Mg+2+HCO3-+H2O＝MgCO3↓+Mg(OH)2·3MgCO3+CO2

                               Ca+2+2HCO3＝H2O+ CO2 +CaCO3↓

       当水中加有聚合磷酸盐作缓蚀剂时存在如下反应：

                                   3Ca+2+2PO4-2 ＝ Ca(PO4)2↓

        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。

   3.2腐蚀原因分析

         我们知道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。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。

3.3 其他因素的影响

        因为该管束壳层走的为循环水介质，使循环水加重对管束外壁的腐蚀。其原因为，在循环水压力与流量为一常数时壳层有多道的折流板，这样循环水走壳层，从流动的形态上看是顺着折流板方向流动，相比管内走循环水增加了流速的阻力。因折流板有直角，循环水在流动过程中存在死区，在加热的状态下容易造成死角处结水垢较快。另外在管束每根管子与折流板之间存在缝隙，如果缝隙符合造成缝隙腐蚀的几何尺寸，容易产生电化学的缝隙腐蚀。另外，当循环水量减少时更加重了结水垢的速率。

        所以说从现场管束外壁腐蚀情况看，它比循环水走管程腐蚀要严重的多。

4、管束水垢及锈蚀层对传热的影响

       我们知道水垢与金属的锈蚀产物，其热导率比金属低很多，一般为0.058~5.8W/(m•℃)。金属钢管的热导率比水垢的热导率大6～10倍，也就是同样的传热面积，水垢的热阻要比金属大6～10倍。

       所以，当循环水走壳层与热介质换热时，设备投用初期确实比管层走循环水效果好一些。但是，当使用一段时间后由于壳层循环水结水垢速率较快，它的换热优势发生改变。所以一旦管束外壁结有1～2毫米厚锈垢时，它的热阻是很大的。所以说，当这样的管束在使用一周期这样时间的水平内，它的换热效果还没有管内走循环水的效果好。所以说换热效率是低下的。

5、结论

       通过以上分析，一是水冷器壳层走循环水使管束外壁金属表面加速腐蚀，使用寿命缩短。二是壳层走循环水比管层走循环水相比较易结水垢，增加热阻比管内走循环水速率要快，在一周期使用平均热效率比管内要低。

      根据以上分析综合考虑，这台水冷器工艺条件中的循环水应该改为管程，有利于延长管束的使用寿命及保持水冷器的换热效果。

折流板的形式很重要，否则死去效应真心头大......

谢谢分享，学习了

谢谢分享

用不锈钢的寿命长些，也不耽误停运工期

我觉得这台水冷器真正泄漏的原因并没有被找到，单纯的循环水走壳程确实有上述效果。个人认为一个非常重要的原因是由于管壳程温差过大造成的。