表面蒸发空冷器的腐蚀与防护

表面蒸发空冷器的腐蚀与防护

表面蒸发式空气冷却器在炼油厂以及化工厂中应用较多，通常在环境温度与介质出口温度相对接近的条件下使用，比普通水平式普通干空冷器具有更好的换热效果，在满足相同换热量的情况下，占地较小，但是基于表面蒸发式空冷器在运行中需要不断喷水，所以设备十分容易受到腐蚀，进而影响使用寿命，腐蚀严重者设备将无法继续使用，导致生产中断。技术人员需要结合设备的实际使用状况以及结构特点，对其进行合理的表面处理，使设备的抗腐蚀性能有所提高，同时在焊接施工工艺方面采取有效处理方法，提高设备的抗腐蚀能力。文章就表面蒸发空冷器的腐蚀与防护进行了详细的讨论。

标签：表面蒸发空冷器；腐蚀；防护

1 表面蒸发空冷器的腐蚀机理

表面蒸发空气冷却器在运行的过程中会接触到大量的水分，如果水中含有饱和的盐类，易在特定的条件下分解，会导致盐分在金属的表面附着，水中溶解的盐类主要包括碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐等。其中，稳定性最差的是碳酸盐或者重碳酸盐，如果水中溶解了大量的碳酸盐，则其在温度较高的环境中，发生分解会生产水和二氧化碳。伴随着反应的进行，二氧化碳会逐渐从水中溢出，导致水溶液不再呈现中性，呈现出碱性，在碱性环境中，又促进了重碳酸盐的分解。基于反应中所涉及到的碳酸钙是一类微溶性物质，同时溶解度数值比碳酸氢钙要低很多，碳酸钙的溶解度数值与温度呈现出反比例的变化关系，当温度下降时，碳酸钙的溶解度显著升高。所以，在表面蒸发式空气冷却器的表面，微溶性盐类极易发生饱和，进而结晶析出。如果水流动的速度较低，或者传热面的光滑度较小，相对粗糙时，这部分结晶物质就更易附着在设备的换热面上，进而组成了水垢的主要成分，一旦水垢形成，则其具有较高的密度，硬度较大，所以，基于这两个特点，也被人们称为硬垢。从整个系统的角度进行分析，腐蚀作用主要分为两类，一类是微电池腐蚀，另一类是浓度差电池腐蚀。

1.1 微电池腐蚀

表面蒸发式空气冷却器的母材为碳钢，铁素体和渗碳体是碳钢的主要组织形式，基于铁素体是一类结构为体芯立方形式的，材质为纯铁，渗碳体属于化合物，有铁碳两种物质共同组成。将碳钢浸入水中，基于其电极电位具有不同的数值，所以存在电位差，基于不同的组分之间的均匀性程度较高，所以可以紧密的以交叉的形式排列在一起。形成了电连接，在这一条件下，自由电子随意的从阳极中的铁素体上部不受限制的流到渗碳体附近，渗碳体附近由于铁的腐蚀而产生的电子可以被水中溶解的氧类物质全部吸附，促进了腐蚀作用的不间断性进行。

1.2 浓度差电池腐蚀

在冷却水中所溶解的氧含量是有所不同的，根据氧含量大小的不同而引起的

电位差，同样会产生腐蚀性作用，碳钢在水中所产生的腐蚀作用，最主要的原因就是浓度差腐蚀。这一形式的腐蚀是水中的碳钢腐蚀中存在最多，后果最严重、危害程度最高的一类腐蚀。单表面蒸发空冷器出现结垢现象时，在污垢下部与金属表面的缝隙处，溶液基本不会与氧相接处，外部环境中的氧基本无法达到，所以会产生浓度差腐蚀，缝隙部分基于存在氧离子，所以极易形成阴极，基于缝隙处缺少氧而导致腐蚀现象的发生，上述腐蚀作用的反应机理和微电池腐蚀的反应机理基本一致。

2 RH-2缓蚀阻垢剂性能和特点

对表面蒸发空冷器的腐蚀作用机理进行进一步的研究，发现其可以实现对TH-2缓蚀剂的抑制，是一类主要成分为锌盐的试剂，羧酸盐和磺酸集团的共聚物组合在一起，通过加入具有极好缓蚀作用的有机试剂，来保证复合水质的稳定性。这一确定的配比解决了缓蚀阻垢剂应用中存在的问题，弥补了不足，缓解了其分散性不强的特点，解决了锌盐沉积和胶状物絮凝的弊端。在共聚物中引入磺酸基团，可以很好地分散不同形式的污垢，包括钙垢、泥沙以及油脂类污垢。在碱性条件下，硬度较大的条件下，仍然可以很好地去除锌垢、铁垢这是一类单一性试剂，所以使用更加便捷。

3 RH-2缓蚀剂缓蚀阻垢实验分析

试验药品：RH-2阻垢剂、CSW-101、CH301

3.1 静态组试验

试验条件：试验1：当二价钙离子的浓度为606ppm时，反应时间为10小时，反应温度为80℃；试验2：当二价钙离子的浓度为920ppm时，反应时间为10小时，反应温度为80℃；通过试验发现，阻垢剂的性能比CH301和CSW-101的混合物要好很多，当碱性增强的时候，阻垢剂的阻垢率数值仍然较高，但是后面试剂的阻垢率数值则受到酸碱度的影响而显著降低。

3.2 旋转挂片腐蚀试验

试验条件：二价钙离子的浓度约为920ppm，碳酸氢根离子的浓度约为900ppm，溶液的PH控制在8.2-8.6的范围内，旋转线速度约为0.5米/秒，时间约为72小时。通过分析试验结果发现，阻垢剂的性能极佳，缓蚀效果明显高于CH301和CSW-101。

4 RH-2緩蚀阻垢剂在表面蒸发空冷器中的应用

在反应中，如果没有应用阻垢剂，则表面空气冷却器的腐蚀性相对严重，设备运行时间不足两年，就由于腐蚀作用而导致了严重的设备穿孔。产生极为严重的介质渗漏，不仅影响了生产的正常开展，而且造成了极大的经济损失，导致了环境的污染，对安全性也产生了影响。针对这类现象，厂内对蒸发式空气冷却器

进行了外部防腐蚀处理，对腐蚀状态进行了详细的分析。

将标准钢片放置在现场，放置时间约为99天，约为2380小时，运行一年的时间，并没有设备腐蚀的现象发生。表明，在外部防腐蚀处理中加入RH-2缓蚀剂具明显的防腐蚀效果。

研究表明，利用现场挂片进行监测，得到碳钢的腐蚀速率极快，大于标准中的要求。在表面蒸发空气冷却器上部注入缓蚀剂以后，在设备运行的一年中，并没有设备穿孔出现，表明注入缓蚀剂是极为有效的。4.1 阻垢效果

将缓蚀剂添应用以后，可以将管束外部存留的污垢彻底清除，对于碳酸盐等沉积很长时间的硬度较大的污垢，仍然有很好的清除效果，同时阻止了再次产生污垢。表面蒸发空冷器外表面清洁状态良好，同时，内部污垢热阻显著降低，使蒸发空冷器的传热效率明显提高，降低了对软化水的使用，在满足环保要求的同时，实现了能源消耗的减少。

4.2 缓蚀效果

同时使用速率检测设备以及应用挂片检测法对设备的腐蚀速率进行检测，发现在应用挂片以后，在99天空冷器连续运行2380小时的时间中，腐蚀速率降低。

5 焊接工艺中的防腐操作技术

5.1 优化焊接工艺

由于表面空气冷却器具有相对复杂的结构，在焊接过程中会存在大量的焊缝，基于焊接操作中焊缝之间存在着较大的差异性，所以，为了保证空冷器的使用寿命，需要合理控制焊缝的质量，保证其具有较好的力学性能，足以对各种负荷进行合理的抵抗。另外，需要做好焊缝的防腐蚀处理，具有极好防腐蚀能力的焊缝，首先要保证焊接材料本身具有极佳的防腐蚀能力，其次要保证焊接工艺的合理性，才能确保焊缝整体具有极强的防腐效果。在焊接过程中，要做好热处理工作，尽可能避免或者降低热处理而导致的焊接应力。基于焊接所产生的应力具有极大的腐蚀作用，所以，要做好焊接之后的热处理工作，避免由于焊接中所产生的应力而导致的破坏现象，保证较好的焊接质量。

5.2 做好管端保护

表面蒸发空气冷却器最容易受到介质腐蚀以及影响的部位就是换热管与管板相连接的位置，所以，需要做好这一部位的防腐蚀處理，传统的焊接操作往往无法保证空冷器的设计使用寿命，所以空冷器的制造过程中，必须注意管板与换热管之间的连接方式，保证连接方式的合理性，以实现空气冷却器的正常运转。现阶段使用范围较广的一类连接方式就是强度焊加贴涨的焊接与涨接相结合的连接方式，这种连接方式的选择，对于保证空气冷却器的合理运行有着积极的意义。这种焊接与涨接相结合的方式对于保证连接的紧密型极为有效。