煉油廠水相換熱器碳鋼材料的腐蝕與防護措施研究.pdf

1、目前國內(nèi)石化煉油企業(yè)中，水相換熱器多數(shù)采用碳鋼材料，由于換熱器工作介質(zhì)復(fù)雜且腐蝕性強，運行工況條件苛刻，換熱器管束經(jīng)常泄露穿孔，換熱器腐蝕穿孔成為煉油企業(yè)十分重視的問題，科技工作者致力于腐蝕原因和防腐蝕措施的研究，來延長設(shè)備壽命和運行周期。水相換熱器的腐蝕形態(tài)多數(shù)表現(xiàn)為管束均勻減薄和腐蝕穿孔，研究水相換熱器的腐蝕原因和腐蝕過程，對于換熱器的防腐蝕具有重要指導(dǎo)作用。目前煉油廠水相換熱器保護措施的實施往往依靠工程經(jīng)驗，缺乏系統(tǒng)的研究和設(shè)計。

2、 本文針對中石化長嶺煉油廠電脫鹽切水換熱器和重整再生堿洗冷卻器腐蝕穿孔嚴重的現(xiàn)象，對腐蝕介質(zhì)成分進行了分析，并對碳鋼在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕過程進行了研究，擬采取犧牲陽極和涂層的聯(lián)合保護作為換熱器防腐措施，并進行相關(guān)研究和設(shè)計?；瘜W(xué)鍍鎳在煉油企業(yè)水相換熱器上逐漸應(yīng)用，由于水相換熱器中腐蝕介質(zhì)中多為堿性介質(zhì)，且含硫介質(zhì)增多，因此有必要對Ni-P鍍層在堿性介質(zhì)和堿性含硫介質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕行為進行研究，為化學(xué)鍍鎳在煉油廠換熱器堿性以及堿性含

3、硫介質(zhì)中的應(yīng)用提供參考。本文主要研究結(jié)果如下： 1.對中石化長嶺煉油廠電脫鹽切水換熱器和重整再生堿洗冷卻器的腐蝕介質(zhì)進行了成分分析，結(jié)果表明：電脫鹽切水換熱器工作介質(zhì)主要腐蝕性成分為C1-、H2S和NH3等，重整再生堿洗冷卻器工作介質(zhì)主要腐蝕性成分為：C1-、Ca2+，還包含CO32-以及SO42-等。采用掛片實驗、極化曲線等手段對碳鋼在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為和腐蝕速度進行了研究，采用金相顯微分析、電化學(xué)阻抗譜( EIS)等手段對

4、碳鋼在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕過程進行了分析，結(jié)果表明電脫鹽切水換熱器主要表現(xiàn)為點蝕，而重整再生堿洗冷卻器循環(huán)水側(cè)碳鋼主要表現(xiàn)為均勻腐蝕，堿液中C1-對鈍化膜有破壞作用。通過腐蝕產(chǎn)物EDS元素和XRD物相檢測，并結(jié)合換熱器實際運行工況對換熱器的腐蝕原因進行了分析，結(jié)果表明：電脫鹽切水換熱器管束穿孔的主要原因是H2S和C1-引起的點蝕；重整再生堿洗冷卻器中循環(huán)水結(jié)垢引起的垢下腐蝕和高流速下的固體顆粒引起的沖刷腐蝕是引起該換熱器管束腐蝕穿孔的主要原

5、因。 2.擬對電脫鹽切水換熱器和重整再生堿洗冷卻器采用涂層與犧牲陽極的聯(lián)合保護，并對其應(yīng)用進行了相關(guān)研究與設(shè)計，包括陰極保護參數(shù)、犧牲陽極選型以及涂料性能研究等。采用開路電位、陰極極化曲線、掛片失重等確定了電脫鹽切水換熱器和重整再生堿洗冷卻器合理的陰極保護電位，分別為-0.87V和-0.86V；涂裝涂層后所需陰極保護電流密度分別為25mA/m2和36mA/m2。通過對犧牲陽極在腐蝕介質(zhì)中的電化學(xué)性能研究，確定適合電脫鹽切水換熱器

6、和重整再生堿洗冷卻器的犧牲陽極材料分別為：Al-Zn-In-Mg-Ti和Zn-Al-Cd;通過對TH-847涂料的性能研究，表明選用的TH-847涂料性能滿足換熱器使用要求，對聯(lián)合保護進行了工藝計算，計算結(jié)果表明該保護措施符合工程設(shè)計要求。 3.采用環(huán)境掃描電鏡對制備的Ni-P鍍層進行了表面形貌和元素分析，采用極化曲線和電化學(xué)阻抗譜(EIS)研究了化學(xué)鍍鎳層在堿性以及堿性Na2S溶液中的腐蝕電化學(xué)行為，研究表明在堿性介質(zhì)中Na2