常減壓蒸餾電脫鹽切水換熱器腐蝕原因分析

李松

【摘 要】針對常減壓蒸餾裝置電脫鹽切水換熱器腐蝕泄漏問題，通過對工藝介質、工藝流程、腐蝕形貌及腐蝕產物垢樣的分析，判斷出電脫鹽切水換熱器管束腐蝕內漏的直接及主要原因，提出繼續采用涂層與犧牲陽極聯合保護的防腐方案，同時改善工藝流程及循環水中Cl-、SO42-環境，從而改善電脫鹽切水換熱器的腐蝕問題。

1.蒸餾電脫鹽切水換熱器E-7/1，2腐蝕問題描述

2020年3月13日，公司循環水廠循環水顏色變黑，經廠內相關單位排查確認為蒸餾車間電脫鹽切水換熱器E-7/1，2管束泄漏。蒸餾車間電脫鹽切水換熱器E-7/1，2，型號FB700-1.0-130-6/25-2I，為2臺換熱器串聯使用。2016年車間大檢修時此臺換熱器常規檢修，未發生泄漏。2018年8月又更新此臺換熱器管束，材質為10鋼+內外涂層+犧牲陽極保護，涂層采用硅醛防腐涂層，總厚度為320+30μm。隨后將該臺水冷器切出系統，清洗打壓過程中發現E-7/1管束未發生泄漏，E-7/2堵管41根。管壁外涂層大面積脫落，管壁內涂層鼓泡與脫落并存。管束本體較為光滑，與折流板交界處管束外側及附近存在不同程度的坑蝕，同時管箱內高性能合金陽極腐蝕較為嚴重，陽極塊上分布深淺不一的腐蝕坑。

2.蒸餾車間電脫鹽切水換熱器E-7/1，2工藝流程

蒸餾車間加工原油為遼河油、達爾原油等混合原油，原油酸值及硫含量較高，加之原油中添加劑含量較多且復雜，使得原油電脫鹽破乳化效果不理想，電脫鹽切水中膠質及油泥中鹽含量較高。隨著硫含量及氯離子含量的增加，電脫鹽切水水質變差，當裝置外來凈化水、循環水水質中易腐蝕離子和化合物的成分有也不同程度增加的同時，使得通過循環水/冷媒水換熱的水冷器在流速較慢且一定溫度下極易在換熱管壁上堆積結垢，導致垢下腐蝕，尤其Cl-具有極強的穿透力，極易形成點蝕后繼而造成管束腐蝕穿孔。

裝置內電脫鹽切水換熱流程如下：

電脫鹽罐→E-7/3，4（與凈化水換熱）→E-7/1，2（與循環水換熱）→污水廠

3.腐蝕原因分析

3.1灼燒堿量分析

通過對E-7/2管程垢樣灼燒堿量分析結果表明，550℃灼燒堿量主要包括有機物和生物粘泥，管程占比為93.43%遠高于殼程36.69%，表明管程中油泥較多。分析原因與電脫鹽切水含油有關。950℃灼燒堿量主要包括CaCO3和MgCO3，殼程占比10.03%遠高于管程0.34%，表明殼程結垢較多，分析原因來自循環水。

3.2電脫鹽切水含油及高溫濕熱對涂層的影響

從蒸餾車間電脫鹽切水外觀來看，切水呈黑色，上面有一層浮油，水層油泥混雜。可查閱為數不多的幾次分析數據中含油量最高達1600 mg/L。電脫鹽切水換熱器E-7/1，2管程操作溫度較高>100℃，內壁涂層所處切水環境高溫濕熱且含有少量污油，高溫會加速涂層老化、發軟，同時含油切水對涂層有滲透作用，使涂層發生膨脹，降低了涂層和管束基體的附著力，從而產生鼓泡現象。涂層鼓泡至一定程度后，在電脫鹽反沖洗過程中，鼓泡涂層不斷受到反沖洗帶來的沖擊力，導致鼓泡涂層破裂、脫落。

管束外壁涂層大面積脫落可能與涂層附著力欠佳或管束外壁涂裝過程中除銹不徹底有關。

3.3電脫鹽反沖洗對涂層的影響

電脫鹽反沖洗時，切水先經E-7/2，切水量由15t/h變為40t/h，流量突增導致管束振動幅度增大，管束外側與折流板交叉處產生碰撞，此部位涂層率先失效，發生縫隙腐蝕（圖3）。隨著縫隙腐蝕的不斷發展，Cl-不斷向縫隙內遷移，縫隙內金屬處于活化態，縫隙外金屬處于鈍化態，兩者構成大陰極（覆蓋涂層管束）-小陽極（失去涂層管束）電偶電池，導致縫隙內金屬表面發生嚴重腐蝕，蝕坑不斷擴大，直至穿孔。

3.4循環水中Cl-、SO42-的腐蝕作用

從圖1可見，2017年3月-2020年2月一循循環水Cl-≤700 mg/L滿足控制指標要求，均值為440.3mg/L，最大值為624.2mg/L，最小值為263.4mg/L。由于Cl-具有極強的穿透性，腐蝕由管束外壁產生，向管束內壁發展，腐蝕形態為點蝕和均勻腐蝕。穿孔的主要原因是垢下腐蝕造成局部Cl-濃縮形成點蝕，最終導致管壁減薄至穿孔。

2017年3月-2020年2月一循循環水SO42-含量均值為246.5mg/L，最大值為320.4mg/L，最小值為115.8mg/L。循環水中的SO42-可與Ca2+生成CaSO4，沉積在管束外壁，在循環水中微生物的作用下，產生垢下腐蝕。

4結論和建議

由以上化驗數據分析可知，隨著加工原油酸值及硫含量的增加，加之循環水水質的惡化，是造成常減壓蒸餾電脫鹽切水換熱器腐蝕內漏的直接原因，同時循環水流速及換熱溫度調節的滯后也是加速換熱器腐蝕內漏的主要原因。

其一，換熱器管束涂層質量或涂裝工藝除銹過程中存在缺陷，使得換熱管束在長期沖刷過程及浸泡過程中造成管束涂層老化、泡脹，最終破裂脫落。

其二，電脫鹽切水含油，形成高溫濕熱油泥環境加速了涂層的失效。

其三，循環水中Cl-、SO42-離子的增加，含鹽量的不斷增加，造成在換熱管內壁形成點蝕，導致管壁腐蝕減薄直至腐蝕穿孔，形成的鹽類沉積在管束外壁上，造成垢下腐蝕。

綜上，根據加工原油性質及對現階段腐蝕環境的分析，在更換管束上仍采用10鋼+內外涂層管束，但日后將取消反沖洗，從而控制切水流量的大幅度波動，以消減管束振動強度和幅度，避免管束涂層因長期振動沖刷而脫落。其次，在工藝方面，嘗試從原油破乳劑選型及破乳劑工藝流程上改變，同時查找廠內凈化水含油方面的原因，爭取解決電脫鹽切水含油問題，從而改善電脫鹽切水油泥環境，減緩換熱器管束的腐蝕。

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（作者單位：錦西石化分公司蒸餾車間）