通过上下游装置对比及从其他石油化工企业了解到，循 环水换热器均存在上述问题，在化工行业中设备出现腐蚀问 题不但会影响其使用年限，造成较大的经济损失，严重的甚 至会导致安全生产事故的发生，因此当下石油化工从业人员 必须重视换热器的腐蚀问题。本人通过本次装置检查结果及 相关文献的研究，对循环水换热器结垢腐蚀原因及解决措施 进行一下简要分析，内容仅供参考。

1.循环水换热器结垢腐蚀原因 大多数石油化工企业都会使用循环水系统，由于水本身 的特性且取材方便，因此往往将水资源作为换热的介质，使 其与工艺介质进行热交换，进而将产品加热或者冷却。但是 长周期运行的循环水极易出现腐蚀结垢等问题，导致设备的 使用以及运行受到严重的影响[1]，同时也会影响到炼油厂的 安全生产以及经济收益，循环水系统中的腐蚀主要是由于循 环冷却水杂质多，水中溶解的氧、氯、有机化合物和微生物 造成的。循环冷却水腐蚀可以引起不同形式的设备损坏，包 括冲刷腐蚀、点蚀、微生物腐蚀、管板应力腐蚀开裂和管束 结垢造成垢下腐蚀等。 (1)电化学反应的影响 以钢铁为主材料的循环水设备，往往会由于电化学反应 导致腐蚀问题出现。金属元素相对较活泼，因此铁原子极其 容易形成铁离子，铁离子在接触到水之后就会溶于水中，设 备就会被腐蚀。同时由于电子和水又可以发生作用，这就使 得设备被腐蚀的问题不断加重[2]。宏观的主要现象就是设备 出现铁锈使其自身的质量变薄，强度受到明显的影响导致其 强度降低，在不断出现的铁锈腐蚀作用下，设备的质量不断 变轻，强度不断降低，在严重情况下还会使设备被锈穿出现 泄漏情况，从而引起生产事故的发生。同时水中溶解的其他 阳离子也会与其他元素发生反应，致使水垢问题出现，在水 垢出现的同时还存在铁锈，就会导致垢下腐蚀的问题出现， 从而整体管道发生堵塞。同时，如果水垢出现在设备的表 面，还会严重影响换热器的工作效率，从而导致资源浪费。 水中的氯离子含量也是设备腐蚀的重要因素。如果循 环水中氯离子含量超标也会加剧换热器的腐蚀。一般要求水 中氯离子含量不超过25mg/L，氯离子的腐蚀一般发生在孔蚀 或缝隙腐蚀中。换热器金属就会在腐蚀坑洞内或缝隙中腐蚀 而溶解，生成Fe2+，引起腐蚀点周围的介质中会生成过量的 正电荷，进而使水中的氯离子向腐蚀点周围迁移，从而以维 持溶液电中性，使腐蚀点周围产生浓度较高的金属氯化物 MeCl2 ，之后MeCl2 会水解生成不溶性的金属氢氧化物和可溶 性的盐酸[3]，盐酸的出现会使管束设备的腐蚀更加严重。同 时氯离子对不锈钢的钝化态起到直接的破坏作用，使不锈钢 设备出现裂纹造成设备损坏。

(2)微生物的作用 在系统中，微生物过多也会导致换热器的腐蚀。在循环 水系统中，微生物的腐蚀表现得非常普遍。换热器中的循环 水经过较长周期循环之后，会含有浓度非常高的矿物质以及 有机物，同时由于换热器中的水温合适，满足这些微生物的 生长要求，就会进一步促进微生物的生长。随着微生物的增 多就会与设备表面的金属发生反应，从而参与到电化学的腐 蚀反应当中，进一步加剧电化学腐蚀的进度。同时微生物的 体液还会与循环水中的灰尘泥土等方面杂质相结合形成生物 污泥，这些污泥会粘在金属的表面上，同时由于粘泥使金属 上下表面的氧气浓度含量不同，导致其形成氧浓差电池，进 而使腐蚀速度加快。 换热器循环水中的细菌主要有铁细菌、粘液细菌和硫酸 盐还原菌等。粘液细菌会吸附水中的一些污物进而形成生物 粘泥团，造成换热器堵塞，随着设备的长时间运行，堵塞位 置会逐渐增多进而影响换热器热效率，同时也会形成垢下腐 蚀，造成设备泄露。在实际的生产运行中，循环水中的铁细 菌会对碳钢设备具有较强的腐蚀作用。铁细菌是耗氧菌，在 其耗氧过程中，当生锈时，对氧气的扩散产生抑制作用，使 金属在锈蚀状态下长期处于缺氧状态，并在形成氧浓度差分 电池时引起设备腐蚀。下图2显示了铁细菌的腐蚀原理。

(3)换热器介质流速的影响 对于换热器而言，由于流速较慢，使得异物非常容易 在管束和管箱底部等位置积聚，在工艺介质高温的影响下固 化，从而产生污垢和堵塞问题。针对这一问题，需要优化今 后生产中的各种工艺常数，并在保证装置总循环水量恒定的 基础上，控制不同循环水冷却器的冷后温度，实现不同热交 换器水循环流速的控制。同时，应尽可能提高换热器的压 力，降低结垢和堵塞的可能性。为了使机械设备的工作效率 提升，就必须要保障换热器的流速，从而使工作效率以及工 作质量得到全面的保障。 (4)其它的腐蚀因素 循环水中往往含有泥砂、氧化皮、焊渣、污泥或其他腐 蚀产物等不溶性物质，这些物质有些是从补充新鲜水中带入 的，有些是在凉水塔处从空气环境中带入的，有些是安装时 管道或设备带入的，也可能是在生产运行中生成的。这些不 溶物一方面易在设备管道及设备死区沉积造成垢下腐蚀，另 一方面随介质流动也会冲击管壁，对硬度较低的金属或合金 产生冲刷磨损腐蚀[3]。

2.腐蚀防护对策 目前对于腐蚀问题有着两种防护途径，第一种是加强 循环冷却水的管理，同时使用药剂将水质优化，在循环水中 添加药剂主要有缓蚀剂、阻垢剂等方面的药剂，将水质提纯，从而减少腐蚀问题的出现；第二种则是对设备本身进行 有效的防腐处理，在设备的表面添加涂层，或根据不同工况 将换热器管束进行升级，从而有效地提高金属表面耐腐蚀的 性能。

(1)加强循环水系统管理，减轻水冷器的结垢与 腐蚀 冷却器循环水侧结垢和垢下腐蚀与循环水补水的水质、 浓缩倍数、冷却器操作温度、流速等有直接关系，加强循环 水水质管理，采取技术手段检测冷却器循环水侧水流速， 水冷器流速检测每年至少进行2次，夏季和冬季各1次，管 程循环水流速控制不低于1.0m/s，壳程循环水流速不低于 0.3m/s，通过对循环水冷却器冷却水进行流量及流速标定， 有效减轻因流速控制过低造成的垢下腐蚀。对于冷却水流速 无法满足要求的换热器，可以采取定期冲洗和超声波除垢的 方法进行处理[4]。 根据中石化《炼油工艺防腐蚀管理规定》实施管理细 则，冷却器中的工艺介质操作温度一般不超过130℃，冷却 器的循环水温度一般不超过60℃。如果温度控制过高，结垢 倾向会加剧。对腐蚀较严重的水冷器管束，可采用水冷器专 用防腐涂料+牺牲阳极块进行防腐处理。同时要优化循环水 处理药剂，在抑制循环水结垢的基础上控制循环水中的细 菌，进而达到控制腐蚀的目的。 (2)缓蚀剂 使用缓蚀剂可以有效地通过两种方式来达到防腐蚀的 要求。第一种是缓蚀剂与金属表面发生钝化反应，之后在金 属表面形成一层保护膜，将电化学反应等方面阻挡在外，避 免由于金属表面受到腐蚀。目前缓蚀剂主要分为有机类和无 机类。有机类的缓蚀剂主要包括氨类、醛类等方面，这一部 分缓蚀剂通常具有极性基团以及非极性基团。无机类的缓蚀 剂主要是无机盐类化合物，通过使用这类缓蚀剂，可以使金 属表面的阴极区出现一层沉淀膜，有效地抑止腐蚀反应。同 时这类缓蚀剂还可以在金属表面形成一层钝化膜，从而使金 属腐蚀进程得到有效的控制。为了使缓蚀效果能满足相关的 需求可以通过对缓蚀剂进行复配，从而使其可以满足使用的 要求。 (3)阻垢剂 目前的阻垢剂大多由高分子类物质构成，主要分为天然 高分子以及合成高分子。目前的阻垢剂中一般都会添加酚羟 基和羧基，这两类物质可以有效地抑制晶体形成[5]。通过大 量的试验可以了解到，对阻垢剂进行复配可以有效地提高其 阻垢效果，进一步降低出现污垢的几率。 (4)涂层 目前对于金属表面进行涂层的处理手段有以下几种。 在金属表面涂上惰性金属，从而保证金属表面的防腐性能得 到有效提高，目前这方面的金属主要选择镀铜等材料。或者 还可以在金属表面上使用防腐涂料，同时在使用之前还要将 涂料的性能进行全面的加工，提高其防腐性能如SHY-99或 TH847[6]。目前大都是用纳米技术对涂层上的防腐材料进行 改性操作，从而使其综合性能得到有效的提高。通过改善涂 层的机械强度、硬度、附着力等方面的性能，可以有效地提 高机械设备的抗老化性以及使用寿命，使机械设备的防腐能 力得到有效的提高。目前还存在着使用微弧氧化等方面的方 法，通过大量的试验之后都得到了较为良好的效果。但是目 前对于生产成本等方面的内容还没有进行详细的研究，还需 要相关人员进一步的探索研究。

3.结语 随着我国经济水平的不断提高，对石油、天然气等资源 需求量也在增加，因此经济节约和环境保护成为现在重点关 注对象之一。换热器作为石油化工行业中的重要组成部分， 在石化行业中有着举足轻重地位，同时循环水有效地回收利 用也有促进企业经济增长以及环境保护的作用。因此，通过 对装置工艺流程特点、腐蚀状况以及原因分析，提出相应解 决措施，能够大大减少换热器在生产过程中出现的腐蚀、结 垢等问题，减少因设备损坏带来的经济损失和环境污染等安 全事故，高效平稳地推动化工行业的发展。