空冷器防腐技術(shù)有哪些

石化空冷器在石油化工生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，應(yīng)用數(shù)量較多，約占設(shè)備總量的三分之一以上。在空冷器的運行過程中，不僅需要實現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)，而且還會受到流體的沖刷與腐蝕作用，油品在高溫和高壓的條件下，會發(fā)生加氫、裂解等反應(yīng)，產(chǎn)生含硫、含氯、含氨等腐蝕性介質(zhì)（如煉化裝置的塔頂油氣、催化裂化煙氣等），空冷器處于高溫、高濕、粉塵多的復(fù)雜環(huán)境，腐蝕問題尤為突出（如翅片銹蝕、管束穿孔、管箱泄漏等），伴隨著熱量傳輸、沖刷以及結(jié)垢等影響，所以做好空冷器防腐蝕工作對于保證其正常運行有著重要的意義，其防腐技術(shù)需結(jié)合介質(zhì)特性、溫度條件和設(shè)備結(jié)構(gòu)，采用針對性方案。

一、應(yīng)用新材料

現(xiàn)階段，石化用空氣冷卻器的材質(zhì)大部分為碳鋼或者低合金鋼，只有少數(shù)設(shè)備采用不銹鋼材質(zhì)。但隨石化生產(chǎn)的發(fā)展，設(shè)備中的介質(zhì)含硫量逐漸增加，其腐蝕性作用不斷增強，對空冷器的本體材質(zhì)產(chǎn)生了較為不利的影響。為了避免介質(zhì)對空氣冷卻器設(shè)備本體產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，可以采取新材料制作空冷器。

抗氫誘導(dǎo)裂紋材料：在材料生產(chǎn)中控制硫元素與磷元素處于一個相對較低的水平，磷元素含量不大于1.5%，硫元素含量不大于4‰，使鋼材的抗腐蝕能力得到有效的提高，還可以在鋼材中增加一些含量極小的微量元素。

超級不銹鋼：應(yīng)用抗腐蝕性超級不銹鋼為904L，這種材質(zhì)可以很好地抵御點蝕的影響以及晶間腐蝕、裂縫腐蝕，對于普通的腐蝕具有極強的抵御。

雙相不銹鋼：雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel)通常在應(yīng)力較低的條件下具有極好的抗腐蝕能力，可以抵御氯化合物的應(yīng)力腐蝕，抵御孔蝕的作用也極佳，適合常減壓裝置、加氫裂化裝置的空冷器。  

鎳基合金：石化空冷器所用材質(zhì)中的鎳基合金常用的就是incoloy825，這種材料的性能極好，材料的強度較高，機(jī)械性能極好，耐高溫（可達(dá)400℃以上）和強腐蝕性，適合催化裂化裝置的高溫?zé)煔饫鋮s，可抵抗硫化物、氮氧化物的侵蝕。

鈦材（Gr2、Gr12）：在含氯、含硫環(huán)境中耐蝕性極強，尤其適合處理含海水冷卻介質(zhì)或酸性氣（如硫化氫）的空冷器，但成本較高，多用于高價值裝置。  

管箱與封頭材質(zhì)： 對碳鋼封頭內(nèi)壁襯聚四氟乙烯（PTFE） 或玻璃鱗片膠泥，耐溫達(dá)150-200℃，可抵御含酸、含硫介質(zhì)的腐蝕，成本低于全合金材質(zhì)。玻璃鋼（FRP）用于非高溫（≤120℃）、強腐蝕性管箱，如酸性水裝置的空冷器，耐酸堿性能優(yōu)異且重量輕。  

二、表面防護(hù)技術(shù)

在空冷器的運行過程中，傳統(tǒng)生產(chǎn)中使用的反應(yīng)設(shè)備會發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，這些物質(zhì)通常以氣態(tài)的形式存在，當(dāng)反應(yīng)設(shè)備內(nèi)部溫度或者壓力改變到確定的數(shù)值以后，便會轉(zhuǎn)化為液態(tài)物質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出極強的腐蝕性作用。為了防止緩和這種現(xiàn)象，我們可以在空冷器設(shè)備的表面上涂刷具有加強防腐蝕作用的涂料或者其他涂層涂覆技術(shù)，避免設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕。

1、涂層涂料

常用的涂料有TH-901、TW99涂料等，空冷器采用有機(jī)材料做涂層的工藝為首先酸洗，然后進(jìn)行中和反應(yīng)、磷化、進(jìn)而烘干、涂刷底漆、二次烘干，最后涂刷面漆、烘烤。TH-901涂料需要底漆和面漆的厚度層數(shù)要大于6層，總厚度數(shù)值在200±50μm，而TW99涂料只需四遍面漆，使用防腐涂料防腐相對于采用高耐腐蝕材料制作資金投入量較低，所以在空氣冷卻器的防腐領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在介質(zhì)溫度較低的輕油氣冷卻中是效果比較好，經(jīng)濟(jì)性比較好的防腐處理措施。采用涂層進(jìn)行涂覆以后，空氣冷卻器通常可以極好的阻隔污垢，抵御腐蝕作用的能力強，附著力較大。具有穩(wěn)定的傳熱效果，應(yīng)用防腐涂層以后，空氣冷卻器的使用壽命得到了顯著地提高。傳熱性能的穩(wěn)定程度更高。

2、化學(xué)鍍鎳磷鍍

石化空氣冷卻器鎳磷鍍技術(shù)與其他防腐涂層技術(shù)相比較，具有明顯的優(yōu)勢，主要在于第一，具有極好的耐溫性能，運行溫度約為380℃，可以長期在240℃的條件下正常運行。第二，鍍層的硬度數(shù)值較高，抵御沖刷以及磨損的能力較強。第三，傳熱性能以及抵御結(jié)垢的能力強；第四，防腐蝕性能良好，對含有硫離子以及氯離子的溶液具有很好的抗腐蝕能力。

3、滲鋁處理

碳鋼管束表面通過熱浸滲鋁形成Fe-Al合金層，耐硫腐蝕和高溫氧化性能優(yōu)異（耐溫達(dá)600℃），成本低于不銹鋼，廣泛用于加氫裝置空冷器。  

三、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工藝改進(jìn)

1、設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化 

翅片設(shè)計：采用鋸齒形翅片替代光滑翅片，減少介質(zhì)滯留；翅片間距增大至3-5mm（常規(guī)為2mm），便于清洗和減少粉塵堆積，降低垢下腐蝕。  

管箱排水結(jié)構(gòu)：在管箱底部設(shè)置傾斜坡度（≥5°） 和低位排水口，及時排出冷凝液（含硫、氨的冷凝液易形成酸性/堿性積液），避免長期浸泡導(dǎo)致腐蝕。  

防渦流擋板：在管束入口處加裝擋板，減少介質(zhì)沖刷導(dǎo)致的“湍流腐蝕”（尤其對高流速含砂介質(zhì)，如原油換熱空冷器）。  

2、 制造過程中的防腐蝕控制

空氣冷卻器制造過程中，做好焊接質(zhì)量控制，焊縫組織狀態(tài)受到焊接方案的影響，焊縫組織形態(tài)不同，對介質(zhì)所發(fā)揮的防腐蝕作用也有所不同，在制造過程中應(yīng)該合理選取適合的焊接參數(shù)，焊接參數(shù)的選擇應(yīng)該按照焊接工藝評定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，保證焊縫質(zhì)量，焊接之前做好清理工作，合理預(yù)熱，保證層間溫度的合理性，進(jìn)行必要的焊縫熱處理。無論設(shè)備材質(zhì)為普通碳鋼、還是不銹鋼、鉻鉬鋼，如果焊接操作不合理，參數(shù)調(diào)整的不正確，都有可能由于焊接應(yīng)力而導(dǎo)致設(shè)備受到腐蝕性損壞。所以，在焊接之后，需要進(jìn)行必要的焊后熱處理以消除焊接應(yīng)力。

四、電化學(xué)保護(hù)

針對碳鋼部件在電解質(zhì)環(huán)境（如冷凝液、雨水）中的電化學(xué)腐蝕，通過陰極保護(hù)減緩腐蝕速率。  

犧牲陽極保護(hù)：在管箱內(nèi)部、管束支撐件等碳鋼部位，懸掛鋅合金陽極（如Zn-Al-Cd合金），陽極優(yōu)先溶解釋放電子，使碳鋼處于陰極極化狀態(tài)，適用于低溫（≤60℃）、非強氧化性介質(zhì)環(huán)境（如柴油空冷器）。  

外加電流陰極保護(hù)：對大型空冷器管束，采用恒電位儀施加陰極電流，使管束表面電位控制在-850mV~-1050mV（相對于飽和銅/硫酸銅參比電極），適合高硫、高濕環(huán)境（如延遲焦化裝置空冷器），需配合絕緣措施（如管箱與管束間加絕緣墊片）避免電流流失。  

綜上所述，做好空氣冷卻器的防腐蝕工作，對于保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，延長使用壽命有著積極的意義。制造廠需要從設(shè)備的材質(zhì)選擇、表面處理以及生產(chǎn)制造等多個環(huán)節(jié)，進(jìn)行防腐蝕處理，使設(shè)備具有較強的抗腐蝕能力。