石油化工机械设备的腐蚀与防护

石油化工机械设备的腐蚀与防护

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，各领域对石油能源的需求只

增不减，极大带动了我国石油化工产业发展及进步，而石油化工机械设备是保证

石油化工稳定、安全生产的基础，但当前经常出现石油化工机械腐蚀问题，严重

降低了设备使用效果，缩短了使用寿命，降低了生产效率，对石化企业带来较大

的经济损失。为此，本文主要对石油化工机械设备腐蚀原因进行分析，提出几点

防腐蚀对策，以为相关部门提供一些借鉴。

关键词：石油化工；机械设备；腐蚀；水冷器；原因

引言

石油化工企业不仅是促进国家发展的关键产业，还对现代社会的生活品

质提升作出了贡献，石油化工产业的生产效用将会对工业生产和住户生活产生深

远影响。假如石油化工设备受到腐蚀，将会造成明显的安全生产事故，严重危害

施工人员的人身安全。因而，对我国石化机械设备的防腐工作已成为了在我国化

工厂的重中之重，优化生产中采用的自动化设备系统软件，提升其防腐蚀作用，

已经转变成了石化行业可持续发展观的关键。石油化工公司要持续开发新的防腐

蚀技术，及时汇总相关的工作经验，以确保石油化工公司的生产效率，提升我国

石油化工企业的经济收益，为石油化工商品的质量和施工人员的安全提供保障。

1.分析石油化工机械设备腐蚀原因的必要性

经济飞速发展，推动了石油化工行业的进步。在石油化工行业当中，石

油化工机械设备占据着不可替代的重要地位，石油化工机械设备受到腐蚀的现象

非常常见，而设备被腐蚀之后，不但机械设备不能再正常使用，造成资源的浪费，同时还可能给安全生产造成威胁。所以，找出导致石油化工机械设备腐蚀的原因，分析并采取科学的解决策略是十分有意义的。

2.石油化工机械设备水冷器泄露分析

近几年某车间水冷器发生三起产品出装置循环水冷却器泄漏事件，分别2016年大修汽油加氢产品出装置冷却器E-207管束泄漏、2022年汽油加氢装置

二段产品出装置冷却器E-407管束泄漏、2022年芳烃抽提装置产品出装置水冷器

E-509。

造成水冷器管束泄漏事件最主要的原因为垢下腐蚀，垢下腐蚀也是影响

所有炼厂水冷器长周期运行的主要问题。循环水腐蚀可导致多种不同形式的损伤，基本常见为碳钢发生全面或局部腐蚀。E-207、E-407这两起案例失效原因均为局

部腐蚀中的垢下腐蚀导致。循环水垢下腐蚀主要分为两种：生物粘泥形成的微生

物腐蚀，硬质结垢形成的垢下腐蚀。在水冷器管束防腐涂层破坏部位，碳钢管材

裸露在有水的环境中结垢，水中腐蚀性元素对设备的化学腐蚀会因水的导电性而

形成电化学腐蚀，进而加速腐蚀的发生。循环水中存在大量氧气，结垢物内外形

成垢下缺氧、垢外富氧，垢下贫氧区域电位低，垢外部位氧浓度高电位相对较高，由于存在电位差，形成氧浓差电池。管束垢下金属铁不断溶解生成Fe2+，出现过

剩的带正电荷的铁离子。机理如下：

阳极：Fe-2e=Fe2+；

阴极：O2+2H2O+4e=4OH-。

由于E-509管束未抽出检修无法观察到管束具体情况，暂时无法对泄漏

原因进行分析。

2016年大修对产品出装置冷却器E-207进行常规检修，换热器封头拆除后管

束端盖上存在大量杂质（塑料袋、筷子、水厂填料以及水垢），在管板处有6根

换热管处防腐层脱落，存在明显腐蚀痕迹。管束送至清洗打压后管束发生泄漏，

泄漏部位发生在发生发生腐蚀的换热管与管板焊缝处，泄漏点补焊后打压管束无泄漏。

图1管板焊接处垢下腐

蚀图2泄漏处补焊 2022年2月汽油加氢装置二段产品水冷器E-407在每月循环水采样测漏时发现水样中含油，同时加改水厂循环水有带油现象，将E407换热器循环水加盲板切除后加改水厂带油现象逐渐消失，判断E-407管束泄漏。3月对水冷器管束进行检修，抽出管束后管板表面存在大量淤泥以及水厂加药聚合成的絮状物，第一管程循环水入口管板表面还有大量水厂填料黑色碎片，堵塞在换热管表面，管束送至清洗厂，管束经高压水冲洗出大量淤泥，送至打压厂共观察到4根换热管存在泄漏，由于泄漏换热管在靠内，肉眼难以观察到具体位置，所以将疑似泄漏部位附近管也进行封堵，共封堵10根换热管后打压合格。

图3 E-407管板表面杂物图4管束清洗检修后回装

汽油加氢这两台泄漏换热器循环水流速常年不达标，流速一般在0.2-0.4m/s，循环水流速低容易在管束水流死区部位结垢，循环水腐蚀和污垢紧密关联。

E-207腐蚀部位在管板与换热管涨焊处，此部位存在明显腐蚀迹象，由于管板防腐层脱落，在管板金属表面积垢，发生垢下腐蚀，管板和换热管焊接质量存在存在未焊透或气孔等缺陷，导致腐蚀泄露。

E-407泄露为换热管内结垢导致的垢下腐蚀，管内存在局部防腐层脱落，由于水质和温度的原因，在防腐层破损部位结垢造成垢下腐蚀。由于水厂大量填料碎片堵塞在循环水管板入口部位，第一管程部分换热管被堵死，导致第二管程循环水流速下降，更容易产生结垢现象发生腐蚀，该管束泄漏的位置全部在第二管程。

减轻水冷器垢下腐蚀的方法：

一、循环水水质：按《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007相规定的指标控制循环水指标，利用旁流水、加药等方式控制水质，同时严控补充水水质。

二、循环水流速：循环水走壳程的冷却器循环水流速不低于0.3m/s，低于0.3m/s应采取反向冲洗等措施；循环水走管程的冷却器循环水流速不低于

0.9m/s，循环水流速越高，沉积少，积垢少，热效果较好，因此0.9m/s作为规定流速下限，上限由设备设计考虑。

三、温度：循环水温度≤50℃，水侧换热壁面温度≤70℃，控制循环水温度≤50℃容易实现，但当被冷却介质温度较高时换热壁面温度可能不达标造成结垢。

四、药剂及工艺处理：水厂通过加阻垢剂或缓蚀剂等药剂控制水质或降低结垢速度。