炼油厂换热器腐蚀分析及防护

炼油厂换热器腐蚀分析及防护

摘要：在石油化工企业中，换热器是一种应用极为广泛的在高温流体和低温

流体之间传递热量的设备。但是，由于高温和低温流体的特性以及流体中掺杂了

一些杂质，换热器往往会造成不同程度的腐蚀甚至泄漏，这无疑会增加企业的设

备投资和维护成本。因此，换热器的腐蚀问题一直是石化企业面临的棘手问题。

本文通过对循环水水质和腐蚀产物的分析，以及对换热器冷却水过程中一些关键

部位的分析，确定换热器腐蚀的主要原因是工业循环水水质差和局部环境污染。

关键词：炼油厂；换热器; 腐蚀; 保护

一、前言

换热器由于其特殊的功能在很多行业都有应用，尤其是在炼油厂，换热器的

运行对炼油厂的正常运行影响很大。炼油厂换热器的有效利用，将对炼油厂的生

产效率和成本控制产生积极的影响。换热器作为炼油厂最常用的设备之一，在安

装和施工上都进行了投资，这笔资金在整个炼油厂的建设投资中占了很大比例。

但是，在炼油厂后期运行中，换热器经常发生腐蚀，严重影响换热器的正常运行，甚至可能造成换热器设备损坏或报废。工厂的正常运行也造成了很大的影响。为

了尽可能延长换热器的使用寿命，保证其高效运行，分析换热器腐蚀的原因并根

据分析结果制定一些保护措施显得尤为重要。

1.

腐蚀类型

由于换热器在运行过程中与原油直接接触，原油中含有的一些腐蚀性元素会

对换热器造成一定程度的腐蚀。此外，还有一些其他因素会影响热交换，换热器

会产生一定程度的腐蚀，使其遭受一定的损坏，从而影响换热器的正常运行，甚

至报废。根据换热器腐蚀的原因不同，腐蚀的种类大致可分为三类。

1.

电化学腐蚀

在换热器腐蚀中，电化学腐蚀占的比例最大。这主要是因为碳钢中所含的成

分大部分是渗碳体和铁素体。它们可以在电解质溶液中形成微型电池，较低电位

的铁氧体将成为微型电池的阳极，高电位渗碳体将成为微型电池的阴极。这样，

铁素体在电解液中会慢慢被腐蚀，形成价格较高的铁离子，导致钢被腐蚀。

2）氯化物的循环腐蚀

氯化物循环腐蚀也是一种比较常见的换热器腐蚀类型。如果换热器低温系统

中的负离子为负离子，没有达到露点，则很可能发生水冷凝。然后气态硫化氢和

硫化氢由于它们的良好水溶性而溶解在水中。虽然溶液中的硫化氢可以与换热器

中的铁发生反应，在换热器表面形成耐腐蚀的硫化铁保护膜，但这种保护膜会与

氯化物发生化学反应而失去保护作用。这样，溶液中的氯化物和硫化物就会反复

作用，造成换热器的循环腐蚀。

3）应力腐蚀

在拉应力条件下，如果金属材料的环境中存在特定的腐蚀介质，就会引起应

力腐蚀，从而使金属材料产生裂纹。金属材料产生腐蚀拉应力主要有两种情况：

一是换热器的金属零件在运行过程中产生的拉应力。二是零件在加工过程中产生

的内应力，应力释放的拉应力。由于这些应力不均匀，在特定环境下极有可能发

生应力腐蚀。炼油厂换热器中经常发生的应力腐蚀主要有氯离子应力腐蚀、氢腐

蚀和硫化物应力腐蚀。

三、热换器相应防护措施

1）合理选用防腐材料

为保证炼油厂换热器的正常运行，必须保证其具有较强的耐腐蚀性能。因此，在设计和制造换热器时，可以选择一些耐蚀性较高的材料来代替普通碳钢。如果

换热器的工作环境中氯离子含量较少，换热设备的材料可采用不锈钢，应尽量避

免使用碳钢。随着我国科学技术的不断发展，许多新材料逐渐应用到各个领域。

耐蚀性高的材料不断出现，种类越来越多，数量也越来越多，如双相不锈钢、超

低碳不锈钢等，都具有良好的耐蚀性，但这些新材料大多昂贵的。因此，在选择

时必须综合考虑成本控制。

1.

喷涂防腐层

早在1990年代初，就已经采用喷涂防腐涂料的方法对换热器进行防腐保护。这种防腐方法主要是保护炼油厂换热器催化装置顶部循环系统的设备，使用的防

腐涂料一般为CH848和CH784。这种防腐涂料的优点是可以反复喷涂，缺点是喷

涂工艺非常复杂，需要多次喷涂。每一种涂层都要求非常严格的涂层厚度，还

需要高温烘烤，其附着力和耐高温性都比较差。

炼油厂的油换热器在维护和检修时一般采用高压蒸汽清洗。这个过程会对防

腐涂层造成一定程度的破坏，影响防腐效果。

3）异种涂层的防腐措施

在异种涂层的防腐措施中，最常用的技术手段之一是化学镀镍磷技术。这种

防腐技术主要是利用溶液中的镍离子进行选择性还原，在换热器与腐蚀性溶液接

触的表面形成特殊的金属涂层，化学镀镍磷镀层是在炼油厂换热器表面形成的一

种无定形金属，这种金属也称为金属玻璃。其主要优点是涂层可在380℃高温下

正常使用，并且对氯化氢和硫化氢有很强的抵抗力，附着力高，耐腐蚀和冲刷能

力强。现阶段应更广泛地应用于炼油厂换热器。

4）电化学防腐措施

根据换热设备采用的电化学腐蚀保护方法的不同，可分为两类，一类是外供

电方式的电化学腐蚀保护，一类是牺牲阳极保护的电化学腐蚀保护方法。牺牲阳

极保护的电化学腐蚀保护在换热器的腐蚀保护中较为常见。一般情况下，当换热

器发生电化学腐蚀时，阴极和阳极之间会产生腐蚀电流，导致阳极金属设备损坏

腐蚀，利用这个原理，用比被阳极腐蚀的金属器件低电位的金属连接到金属器件上，低电位的金属会与阴极产生腐蚀电流，从而达到保护金属器件的作用。用于

电化学防腐的牺牲阳极保护法所用的金属一般为锌材料，具有较好的防腐效果。