陳朔

摘 要：表面蒸發(fā)式空氣冷卻器在煉油廠以及化工廠中應(yīng)用較多，通常在環(huán)境溫度與介質(zhì)出口溫度相對接近的條件下使用，比普通水平式普通干空冷器具有更好的換熱效果，在滿足相同換熱量的情況下，占地較小，但是基于表面蒸發(fā)式空冷器在運(yùn)行中需要不斷噴水，所以設(shè)備十分容易受到腐蝕，進(jìn)而影響使用壽命，腐蝕嚴(yán)重者設(shè)備將無法繼續(xù)使用，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。技術(shù)人員需要結(jié)合設(shè)備的實際使用狀況以及結(jié)構(gòu)特點，對其進(jìn)行合理的表面處理，使設(shè)備的抗腐蝕性能有所提高，同時在焊接施工工藝方面采取有效處理方法，提高設(shè)備的抗腐蝕能力。文章就表面蒸發(fā)空冷器的腐蝕與防護(hù)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

關(guān)鍵詞：表面蒸發(fā)空冷器；腐蝕；防護(hù)

中圖分類號：TH17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0061-02

1 表面蒸發(fā)空冷器的腐蝕機(jī)理

表面蒸發(fā)空氣冷卻器在運(yùn)行的過程中會接觸到大量的水分，如果水中含有飽和的鹽類，易在特定的條件下分解，會導(dǎo)致鹽分在金屬的表面附著，水中溶解的鹽類主要包括碳酸鹽、硫酸鹽以及硅酸鹽等。其中，穩(wěn)定性最差的是碳酸鹽或者重碳酸鹽，如果水中溶解了大量的碳酸鹽，則其在溫度較高的環(huán)境中，發(fā)生分解會生產(chǎn)水和二氧化碳。伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，二氧化碳會逐漸從水中溢出，導(dǎo)致水溶液不再呈現(xiàn)中性，呈現(xiàn)出堿性，在堿性環(huán)境中，又促進(jìn)了重碳酸鹽的分解?；诜磻?yīng)中所涉及到的碳酸鈣是一類微溶性物質(zhì)，同時溶解度數(shù)值比碳酸氫鈣要低很多，碳酸鈣的溶解度數(shù)值與溫度呈現(xiàn)出反比例的變化關(guān)系，當(dāng)溫度下降時，碳酸鈣的溶解度顯著升高。所以，在表面蒸發(fā)式空氣冷卻器的表面，微溶性鹽類極易發(fā)生飽和，進(jìn)而結(jié)晶析出。如果水流動的速度較低，或者傳熱面的光滑度較小，相對粗糙時，這部分結(jié)晶物質(zhì)就更易附著在設(shè)備的換熱面上，進(jìn)而組成了水垢的主要成分，一旦水垢形成，則其具有較高的密度，硬度較大，所以，基于這兩個特點，也被人們稱為硬垢。從整個系統(tǒng)的角度進(jìn)行分析，腐蝕作用主要分為兩類，一類是微電池腐蝕，另一類是濃度差電池腐蝕。

1.1 微電池腐蝕

表面蒸發(fā)式空氣冷卻器的母材為碳鋼，鐵素體和滲碳體是碳鋼的主要組織形式，基于鐵素體是一類結(jié)構(gòu)為體芯立方形式的，材質(zhì)為純鐵，滲碳體屬于化合物，有鐵碳兩種物質(zhì)共同組成。將碳鋼浸入水中，基于其電極電位具有不同的數(shù)值，所以存在電位差，基于不同的組分之間的均勻性程度較高，所以可以緊密的以交叉的形式排列在一起。形成了電連接，在這一條件下，自由電子隨意的從陽極中的鐵素體上部不受限制的流到滲碳體附近，滲碳體附近由于鐵的腐蝕而產(chǎn)生的電子可以被水中溶解的氧類物質(zhì)全部吸附，促進(jìn)了腐蝕作用的不間斷性進(jìn)行。

1.2 濃度差電池腐蝕

在冷卻水中所溶解的氧含量是有所不同的，根據(jù)氧含量大小的不同而引起的電位差，同樣會產(chǎn)生腐蝕性作用，碳鋼在水中所產(chǎn)生的腐蝕作用，最主要的原因就是濃度差腐蝕。這一形式的腐蝕是水中的碳鋼腐蝕中存在最多，后果最嚴(yán)重、危害程度最高的一類腐蝕。單表面蒸發(fā)空冷器出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象時，在污垢下部與金屬表面的縫隙處，溶液基本不會與氧相接處，外部環(huán)境中的氧基本無法達(dá)到，所以會產(chǎn)生濃度差腐蝕，縫隙部分基于存在氧離子，所以極易形成陰極，基于縫隙處缺少氧而導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，上述腐蝕作用的反應(yīng)機(jī)理和微電池腐蝕的反應(yīng)機(jī)理基本一致。

2 RH-2緩蝕阻垢劑性能和特點

對表面蒸發(fā)空冷器的腐蝕作用機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)其可以實現(xiàn)對TH-2緩蝕劑的抑制，是一類主要成分為鋅鹽的試劑，羧酸鹽和磺酸集團(tuán)的共聚物組合在一起，通過加入具有極好緩蝕作用的有機(jī)試劑，來保證復(fù)合水質(zhì)的穩(wěn)定性。這一確定的配比解決了緩蝕阻垢劑應(yīng)用中存在的問題，彌補(bǔ)了不足，緩解了其分散性不強(qiáng)的特點，解決了鋅鹽沉積和膠狀物絮凝的弊端。在共聚物中引入磺酸基團(tuán)，可以很好地分散不同形式的污垢，包括鈣垢、泥沙以及油脂類污垢。在堿性條件下，硬度較大的條件下，仍然可以很好地去除鋅垢、鐵垢這是一類單一性試劑，所以使用更加便捷。

3 RH-2緩蝕劑緩蝕阻垢實驗分析

試驗藥品：RH-2阻垢劑、CSW-101、CH301

3.1 靜態(tài)組試驗

試驗條件：試驗1：當(dāng)二價鈣離子的濃度為606ppm時，反應(yīng)時間為10小時，反應(yīng)溫度為80℃；試驗2：當(dāng)二價鈣離子的濃度為920ppm時，反應(yīng)時間為10小時，反應(yīng)溫度為80℃；通過試驗發(fā)現(xiàn)，阻垢劑的性能比CH301和CSW-101的混合物要好很多，當(dāng)堿性增強(qiáng)的時候，阻垢劑的阻垢率數(shù)值仍然較高，但是后面試劑的阻垢率數(shù)值則受到酸堿度的影響而顯著降低。

3.2 旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗

試驗條件：二價鈣離子的濃度約為920ppm，碳酸氫根離子的濃度約為900ppm，溶液的PH控制在8.2-8.6的范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)線速度約為0.5米/秒，時間約為72小時。通過分析試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，阻垢劑的性能極佳，緩蝕效果明顯高于CH301和CSW-101。

4 RH-2緩蝕阻垢劑在表面蒸發(fā)空冷器中的應(yīng)用

在反應(yīng)中，如果沒有應(yīng)用阻垢劑，則表面空氣冷卻器的腐蝕性相對嚴(yán)重，設(shè)備運(yùn)行時間不足兩年，就由于腐蝕作用而導(dǎo)致了嚴(yán)重的設(shè)備穿孔。產(chǎn)生極為嚴(yán)重的介質(zhì)滲漏，不僅影響了生產(chǎn)的正常開展，而且造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致了環(huán)境的污染，對安全性也產(chǎn)生了影響。針對這類現(xiàn)象，廠內(nèi)對蒸發(fā)式空氣冷卻器進(jìn)行了外部防腐蝕處理，對腐蝕狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

將標(biāo)準(zhǔn)鋼片放置在現(xiàn)場，放置時間約為99天，約為2380小時，運(yùn)行一年的時間，并沒有設(shè)備腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。表明，在外部防腐蝕處理中加入RH-2緩蝕劑具明顯的防腐蝕效果。

研究表明，利用現(xiàn)場掛片進(jìn)行監(jiān)測，得到碳鋼的腐蝕速率極快，大于標(biāo)準(zhǔn)中的要求。在表面蒸發(fā)空氣冷卻器上部注入緩蝕劑以后，在設(shè)備運(yùn)行的一年中，并沒有設(shè)備穿孔出現(xiàn)，表明注入緩蝕劑是極為有效的。endprint

4.1 阻垢效果

將緩蝕劑添應(yīng)用以后，可以將管束外部存留的污垢徹底清除，對于碳酸鹽等沉積很長時間的硬度較大的污垢，仍然有很好的清除效果，同時阻止了再次產(chǎn)生污垢。表面蒸發(fā)空冷器外表面清潔狀態(tài)良好，同時，內(nèi)部污垢熱阻顯著降低，使蒸發(fā)空冷器的傳熱效率明顯提高，降低了對軟化水的使用，在滿足環(huán)保要求的同時，實現(xiàn)了能源消耗的減少。

4.2 緩蝕效果

同時使用速率檢測設(shè)備以及應(yīng)用掛片檢測法對設(shè)備的腐蝕速率進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用掛片以后，在99天空冷器連續(xù)運(yùn)行2380小時的時間中，腐蝕速率降低。

5 焊接工藝中的防腐操作技術(shù)

5.1 優(yōu)化焊接工藝

由于表面空氣冷卻器具有相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在焊接過程中會存在大量的焊縫，基于焊接操作中焊縫之間存在著較大的差異性，所以，為了保證空冷器的使用壽命，需要合理控制焊縫的質(zhì)量，保證其具有較好的力學(xué)性能，足以對各種負(fù)荷進(jìn)行合理的抵抗。另外，需要做好焊縫的防腐蝕處理，具有極好防腐蝕能力的焊縫，首先要保證焊接材料本身具有極佳的防腐蝕能力，其次要保證焊接工藝的合理性，才能確保焊縫整體具有極強(qiáng)的防腐效果。在焊接過程中，要做好熱處理工作，盡可能避免或者降低熱處理而導(dǎo)致的焊接應(yīng)力?；诤附铀a(chǎn)生的應(yīng)力具有極大的腐蝕作用，所以，要做好焊接之后的熱處理工作，避免由于焊接中所產(chǎn)生的應(yīng)力而導(dǎo)致的破壞現(xiàn)象，保證較好的焊接質(zhì)量。

5.2 做好管端保護(hù)

表面蒸發(fā)空氣冷卻器最容易受到介質(zhì)腐蝕以及影響的部位就是換熱管與管板相連接的位置，所以，需要做好這一部位的防腐蝕處理，傳統(tǒng)的焊接操作往往無法保證空冷器的設(shè)計使用壽命，所以空冷器的制造過程中，必須注意管板與換熱管之間的連接方式，保證連接方式的合理性，以實現(xiàn)空氣冷卻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)階段使用范圍較廣的一類連接方式就是強(qiáng)度焊加貼漲的焊接與漲接相結(jié)合的連接方式，這種連接方式的選擇，對于保證空氣冷卻器的合理運(yùn)行有著積極的意義。這種焊接與漲接相結(jié)合的方式對于保證連接的緊密型極為有效。

5.3 保障與介質(zhì)相接表面的質(zhì)量

在表面空冷器的運(yùn)行過程中，和介質(zhì)表層相接觸的板材的質(zhì)量對設(shè)備的使用壽命具有直接的影響，也是防腐蝕工作的主要工作環(huán)節(jié)。所以，為了保證空冷設(shè)備表面質(zhì)量合格，不允許在對其進(jìn)行表面處理以后，再將其劃傷或者導(dǎo)致其破損，避免在設(shè)備運(yùn)行的過程中出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。另外一個需要進(jìn)行特殊的防腐蝕處理的部分就是介質(zhì)相接觸的焊縫的表面，這也是一個極易由于受到腐蝕性作用而產(chǎn)生破壞的部分，必須將焊接表面進(jìn)行細(xì)致、全面的打磨，保證焊縫的質(zhì)量，然后在打磨均勻以后再進(jìn)行酸洗鈍化處理，使焊縫表面形成一個密度較大的氧化層，足以對各類腐蝕作用進(jìn)行抵抗。

綜上所述，表面蒸發(fā)式空冷器基于其較高的傳熱系數(shù)，較好的傳熱效果在煉油廠中大量應(yīng)用。為了避免設(shè)備在運(yùn)行的過程中受到較為嚴(yán)重的腐蝕，必須通過合理的表面處理方法和焊接工藝來提高設(shè)備的抗腐蝕能力，即使在相對惡劣的環(huán)境中，也能維持較長的運(yùn)行時間，保證生產(chǎn)的順利開展。

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