煉油化工企業水冷器泄漏原因分析及防腐措施

丁激文

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

水冷器是以循環水為冷卻介質的一類重要的冷換設備，在煉油化工企業生產裝置中發揮著重要生產作用。在2017—2020年期間，中石油防腐蝕調查組對多家煉油化工企業在役水冷器12 577 臺進行統計，發現水冷器泄漏會造成設備停運檢修、裝置局部系統停工、循環水水質不達標，甚至污染廠區整個循環水系統，嚴重影響煉油化工企業的長周期安全運行。

1 煉油化工企業水冷器腐蝕現狀

在2017—2020 年，對27 家煉油化工企業共計12 577 臺在役水冷器管束泄漏率進行調查。

（1）1188 臺出現泄漏問題，平均年泄漏率為2.36%。其中，大連石化的泄漏率最低、為0.61%，長慶石化的最高、為6.08%；高于平均年泄漏率的企業有11 家，小于平均年泄漏率的企業有16 家（圖1）。

圖1 各煉油化工企業水冷器管束泄漏率曲線

（2）企業的水冷器管束平均年更換率為3.04%。其中，云南石化的平均年更換率最低、為0.52%，哈爾濱石化最高、為9.91%；高于平均年更換率的石化企業有13 家，小于平均年更換率的有14 家（圖2）。

圖2 各煉油化工企業水冷器管束更換率曲線

（3）水冷器管束泄漏率與更換率有直接的對應關系，即水冷器管束泄漏率較高的企業其更換率也較高，水冷器管束泄漏率較低的企業其更換率也較低（圖3）。大連石化、大港石化、克拉瑪依石化、哈爾濱石化等企業的水冷器泄漏率較低，但更換率卻很高，原因是企業的預知性檢修更換水冷器臺數較多。因此，水冷器泄漏率與更換率符合上述規律。

圖3 各煉油化工企業水冷器管束平均年泄漏率及更換率對應圖

2 水冷器泄漏原因分析

通過對水冷器現狀的調查分析，造成水冷器泄漏的主要原因有循環水水質差、水冷器流速偏低、工藝側腐蝕、設備本體缺陷等（圖4）。其中，循環水水質差占比較高，為67.59%，因此企業應持續優化本企業的循環水水質，消減由此引起的水冷器泄漏頻次；循環水流速偏低次之，為39.73%，有13 家企業因這一原因導致水冷器泄漏比例大于39.73%。經調查分析，27 家企業中水冷器流速達標率為79.37%，各企業水冷器流速達標率在22.73%～94.98%，其中低于79.37%的企業有14 家。

圖4 水冷器泄漏原因比例

對水冷器泄漏率與流速達標率關聯進行分析，發現水冷器流速達標率較高（低）的企業，其因循環水流速偏低導致水冷器泄漏的比例偏低（高）（圖5）。例如，大慶石化的水冷器流速達標率較高、為91.53%（水冷器流速達標率為79.37%），所以其因流速偏低而導致水冷器泄漏的比例較小、為9.93%，遠低于平均水平39.73%。

圖5 各煉油化工企業水冷器流速達標率

單臺水冷器的泄漏原因往往是多方面的，這易造成企業泄漏率上升及泄漏危害增大。在27 家企業中，水冷器泄漏原因有2 種及以上的比例為29.55%，大于這數據的企業有13 家。

3 水冷器防腐現狀分析

針對水冷器的腐蝕泄漏情況，企業根據其自身實際情況采用了多種防腐措施。調查顯示，12 577 臺水冷器中采取防腐處理共有8140 臺，其中：采用涂鍍層防腐（涂料、滲鋁）的3397 臺，采用耐蝕材料防腐的2921 臺（優于碳鋼材料的不銹鋼、稀土鋁合金等），采用陰極保護的2031 臺，采用反沖洗的2375 臺，采用2 種以上防腐措施的2329 臺，所占比例分別為41.73%、35.88%、24.95%、29.18%和28.16%（圖6）。

圖6 各煉油化工企業水冷器防腐處理情況

4 水冷器防腐措施

（1）開展水質監測評價，持續完善供水水質。加強循環水水質監測及指標管理，定期進行水質評價，對異常水質監測數據開展原因分析，并及時調整循環水注劑及工藝操作參數，持續完善循環水供水水質，降低對水冷器的泄漏沖擊。

（2）定期開展水冷器流速檢測工作，分析流速偏低異常原因并制定針對性管控措施。流速偏低易造成水中雜物及腐蝕介質在管、殼程局部積聚，導致管束結垢堵塞或腐蝕，對水冷器的安全運行危害較大。27 家企業企業均開展了水冷器流速定期檢測，但部分水冷器流速偏低，主要原因有裝置節能要求水冷器流量控制較小、水冷器處于循環水管網系統末端、流速減緩等。

針對上述情況，應先明確導致水冷器流速偏低的根本原因，再有的放矢，制定解決措施：若是水冷器循環水側進口或是供水主線閥門開度較小導致流速偏低，則須調整閥門開度，達到水冷器流速指標[1]；若是水冷器處于循環水管網系統的末端，通過調整閥門開度無法實現流速達標時，可考慮檢修窗口器增設增壓泵，提升循環水流速；或根據歷史使用周期制定預知性檢維修策略，定期更換管束；或在綜合考慮泄漏風險與經濟成本的基礎上進行材料升級。

（3）嚴格水冷器涂料防腐施工質量關，切實保障防腐效果。環氧樹脂類涂料防腐是各石化企業水冷器防腐的常用措施，但在進行涂料防腐施工時應注意把控以下關鍵工序，如管束表面基體處理質量、涂層厚度、涂層針孔率等質量參數以及涂層表面流掛、漏涂、鼓包等宏觀質量缺陷，應請第三方檢測單位進行檢驗，嚴把施工質量關，避免涂層因局部施工質量缺陷而造成水冷器管束出現“大陰極、小陽級”嚴重腐蝕現象[2]。

（4）強化反沖洗措施，減緩管束結垢堵塞及腐蝕。針對水冷器因循環水水質差導致的管束結垢、堵塞及腐蝕問題，定期進行水槍清洗和化學清洗，亦可采取在線反沖洗措施。

（5）嚴格落實停工蒸汽吹掃過程中涂料防腐水冷器的防護要求。裝置停工期間進行蒸汽吹掃時，對于涂料防腐的水冷器管束，無論是從涂層側或非涂層測，蒸汽吹掃溫度不得超過涂層設計允許溫度，防止損壞防腐涂層。

（6）綜合考慮水冷器腐蝕泄漏風險與經濟成本，科學開展預知性檢修更換。

5 結束語

通過對各煉油化工企業水冷器運行效果調查與分析，發現其運行效果差異很大，水冷器運行效果不好的煉油化工企業應從設備管理與技術兩方面進行原因分析，找出自身不足并向運行效果較好的企業學習，采取有針對性的防腐蝕措施，不斷提升企業水冷器的運行管理水平，持續降低水冷器泄漏率。