炼油装置冷换设备腐蚀与防护分析

炼油装置冷换设备腐蚀与防护分析

戴正需杜世威孙飞

中国石油华北石化公司河北省任丘市062550

摘要：随着进口原油量的增多，石油化工设备腐蚀情况愈来愈重。在炼油装置中冷换设备是其中最重要的设备，冷换设备的腐蚀程度对产品的质量以及设备运行都有着严重影响，所以冷换设备防护十分重要。本文通过对我国石油化工公司的炼油装置冷换设备运行情况进行了分析，对设备腐蚀情况及原因进行了分析，并提出了相关的防护措施，以此提高产品质量，确保设备的使用寿命。

关键词：炼油装置；冷换设备；腐蚀与防护

在工业中，换热器是使用广泛的节能设备，在石油化工装置中，冷换设备的投资占总体投资的35%以上，是必可不少的重要设备[1]。冷换设备应用于每个系统和生产流程环节中，其运行状态是否稳定、安全、可靠直接影响着生产耗能。对于生产管理人员来说，冷换设备的腐蚀问题一直是企业关注的重点。

一、冷换设备腐蚀状况

随着原油硫含量和含硫原油处理量的在增加，炼油装置冷换设备腐蚀问题日益严重，腐蚀介质主要为系统物流腐蚀和循环冷却水腐蚀。而均匀腐蚀、应力腐蚀开裂、点蚀、冲刷腐蚀是炼油装置冷换设备常见的集中腐蚀现状。

（一）低温部位腐蚀

对于低温部位腐蚀来说，一般在常减压蒸馏装置中发生，并且大多发生在塔顶冷凝系统和装置塔顶部位。对于联合常压装置常顶换热器来说，更换腐蚀PVD材质后，在装置投入使用不久也会出现泄漏现象，管道上部出现大量盐垢，管束出现堵塞。

常压塔顶空冷器材质主要为碳钢，设备经常出现管束穿孔现象，当更改为耐硫材质后，穿孔现象依然存在，这是明显的点腐蚀现象[2]。减压抽空冷凝器与常压塔顶空冷器相比，材质为碳钢管束，其使用时间大大增加，但也会出现管束穿孔腐蚀。

（二）高温部位腐蚀

高温部位腐蚀是指高温硫化物的腐蚀，大多因使用温度较高，且工艺介质中含有活性硫化物，导致沥青装置的换热器、分馏塔顶循环回流油冷却器和分馏塔顶和稳定塔顶冷却等等发生腐蚀情况。对于环境较为恶劣的高温部位，腐蚀现象更为严重，其介质的温度和硫酸含量是高温部位腐蚀严重程度的主要影响因素。因此，这些部位所使用的材料应为抗高温腐蚀材料，避免出现腐蚀泄漏情况。

（三）循环水冷却水腐蚀

对于溶解氧的腐蚀、腐蚀伴随管道厚壁均匀减薄，冷却水中伴随粘泥，金属表面结垢并造成垢下腐蚀，致使管道出现穿孔和蚀坑现象的均为循环冷却水的腐蚀。电脱盐换热器、催化裂化轻柴油冷却器、沥青装置冷却器均存在垢下腐蚀现象，为了有效防治腐蚀，便要进行定期化学清洗。

对于循环水系统中存在着一定的氯离子，这对不锈钢造成点腐蚀，更为严重的便会引起不锈钢开裂。查阅相关资料发现，曾有炼油企业因循环水系统中氯离子含量过高，导致冷却装置管内壁出现开裂状况，所以也应对循环水系统中的氯离子进行把控。

（四）应力腐蚀开裂

制氯装置和转化器蒸汽发生器腐蚀现象为管束穿孔，伴随着泄漏现象的发生，经过处理后仍会出现管束穿孔和泄漏状况。当制氯装置和转化蒸汽发生器的管道内部压力过大时，便会出现明显的应力腐蚀开裂状况。

二、炼油装置冷换设备腐蚀的主要原因

（一）设计制造原因

常压装置的常顶冷换器和硫磺再生顶冷凝器等设备的冷换器大多为波纹管，管内大多进行了喷砂处理，处理过后管壁变薄、波纹谷底处的涂层质量有所影响。在这样的环境下，极易发生腐蚀，而涂层的脱落加速了腐蚀现象，腐蚀到达一定程度后便会出现波纹管断裂。

当波纹管断裂后进行焊接，焊接的质量直接影响泄漏情况，在生产制造过程中，管束未经过固溶热处理，便会使不锈钢在水压试验中产生氯离子，氯离子在高温作用下更容易产生应力腐蚀。

（二）电脱盐引起的腐蚀现象

电脱盐效果主要和原有性质相关，原油的粘度越大、盐含量越高，电脱盐的效果不佳，这些都将造成常顶和减压塔顶冷凝系统处于强烈的腐蚀状况下；联合常压装置中的脱盐含量一般控制在3毫克每升以下，由于脱盐含量波动较大，使得盐酸含量不够稳定，并且原有含硫量较高，是原本形成的缓蚀保护膜遭到破坏，周而复始，加速了设备的腐蚀。

（三）原油性质变动引起腐蚀

常压下，原油含硫量大约为0.055%，酸度值大约在0.43mgKoH/g[3]。由于加工的原油来源较为广泛，且原油性质变化较大，导致硫含量和盐含量远远超出设计值，使得操作过程变得不够稳定，从而引起腐蚀。

（四）防腐涂层受损

涂料保护是冷水器防腐蚀较好的方法，对于腐蚀与结构问题有一定的控制作用，延长了设备的使用寿命，但是由于管束运输、安装、及设备使用过程中管束内介质的影响，极易对涂层的功效产生影响，因此涂层施工的质量对于设备的防护十分重要。

三、炼油装置冷却设备防腐蚀措施

在石油化工企业生产过程中，腐蚀情况无处不在，其中炼油装置冷换设备腐蚀是较为常见的一种，为了延长设备的使用寿命，根据设备腐蚀的具体情况制定相应的解决措施，减少对设备的损害和产品质量的影响。

（一）对工艺操作及参数进行控制

为使工艺操作得到加强，应尽量采用“三注”工艺，技应用于国内先进的自动注入系统，在一定程度上减少了人为因素产生的操作波动；除此以外，还可以选择新型的破乳剂，使脱盐效果更佳明显。

为避免腐蚀现象的发生，企业应对系统的操作管理进行加强，对于塔顶冷凝水PH值设置在7-9之间，并且对常顶和初顶的PH进行巡检，保证每个周次至少检测3-4次，对异常点的注氨量进行调整。

如果操作条件产生变化，便要对变化进行解决，为了取得更好的效果，对于注氨的流程应进行调整，使其成为分注流程，然后选择合适的缓蚀剂进行先后试用，获得更好的防腐蚀效果。

（二）加强腐蚀监测

在炼油装置冷换设备运行过程中，加强腐蚀监测力度，对于常压换热器的进口段和常顶空冷器的进口加强腐蚀监测情况，并进行挂片监测；对设备检测建立相关的管理制度，对于设备和管道在对冷换设备的进出口进行监测时，需进行定时、定点测厚，并对测厚结果进行分析，对腐蚀速率进行计算，从而对腐蚀的整个状况有所了解。

（三）对设备进行防腐改进

为了使防腐效果更佳明显，应在减压系统换热器上使用耐腐蚀涂料，将波纹管更换为光管，部件材质的更换大大增加了设备使用寿命。除设备硬件的改进外，对于操作环境也应进行优化，对于冷凝水中铁离子、氯离子的含量应加强监测，并对其进行腐蚀成分监测分析，使工艺控制得到优化；还可以对注水管进行改造，将原有注入的新鲜水转变为软化水，使操作条件得到优化，也使电脱盐操作得到加强。

（四）高温部位防护

在温度高于240℃的腐蚀环境下，应采用碳钢加化学镀Ni-P镀层。确保施工质量的前提下，使用化学镀层的管束，在针对温度高于240℃高硫或环烷酸环境下选用渗铝的材质，具有较强耐腐蚀性的双相钢管束。

（五）低温部位防护

资金允许的条件下，针对常压塔顶空冷器可选用双相钢或09CrAlMoV材质；联合常压装置常顶换热器采用衬钛管束；减压系统抽空冷凝器可选用双相钢。针对常减压蒸馏装置三顶冷凝器设备，在工艺、电脱盐技术上进行改进；对于氯离子和含硫量较高的介质，材质应选用双相钢管束以及表面处理技术[4]。

总结

对于炼油装置冷却设备来说，为了达到良好的防腐蚀效果，应具备一定的预处理技术，这些技术将直接影响冷换设备的质量和使用寿命。只有不断的完善腐蚀监测制度，引进较为先进的耐腐蚀性材料减少腐蚀现象，才能不断的改善、提高炼油设备的防腐蚀技术和防护效果。

参考文献：

[1]刘勇.炼油装置冷换设备腐蚀与防护[J].化工管理，2014（09）：96.

[2]王喜月.炼油装置冷换设备腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护，2007（01）：56-58、64.

[3]刘小辉，莫广文.炼油企业冷换设备腐蚀及防护措施调查[J].石油化工腐蚀与防护，2006（03）：1-5、25.

[4]黄晓明，黄余.炼油装置冷换设备腐蚀与防护[J].中国新技术新产品，2014（14）：5-6.