陳朔

摘 要：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(yùn)行過程中，不僅需要實(shí)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)，所以，做好設(shè)備的防腐蝕工作對于保證其正常運(yùn)行有著重要的意義。文章就空氣冷卻器防腐蝕工藝研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

關(guān)鍵詞：空氣冷卻器；防腐蝕工藝；研究進(jìn)展

中圖分類號：TE986 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0052-02

1 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)。但是，隨和石化生產(chǎn)的開展，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(qiáng)，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，可以采取下述防腐處理方法。

1.1 抵御濕硫化氫的抗腐蝕材質(zhì)

濕硫化氫對金屬材料具有極強(qiáng)的腐蝕性作用，為了使材料抗硫化氫腐蝕作用的能力得到提高，我國四家科研單位或制造廠聯(lián)合推出了新型材料，以抵抗?jié)窳蚧瘹錁O強(qiáng)的腐蝕性。與普通碳鋼材質(zhì)相比較，資金投入量略高，但是，抗腐蝕性能卻得到了大幅度的改善。這些材料不僅可以抵御濕硫化氫所造成的腐蝕，還可以抵御H2S-HCN-H2O、H2S-H2O所導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕開裂。就08Cr2AlMo這種新型材料來說，硫化氫在這種材料上的腐蝕速率約為0.15毫克/厘米.小時。在氯化氫溶液內(nèi)部的腐蝕速率明顯低于溶液中的腐蝕速率，約為碳鋼的腐蝕速率的百分之二十三。

1.2 抗氫誘導(dǎo)裂紋材料

在材料生產(chǎn)中，必須對材質(zhì)中的合金含量嚴(yán)格管控，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‰，為了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，必須控制各種元素的含量，避免由于含量不合理，使材料的抗腐蝕性能下降，當(dāng)硫化氫介質(zhì)經(jīng)過時，導(dǎo)致誘發(fā)裂紋或者產(chǎn)生鼓泡。

1.3 超級不銹鋼

為了解決點(diǎn)蝕作用對設(shè)備的影響，可以應(yīng)用超級不銹鋼，應(yīng)用較多的抗腐蝕性超級不銹鋼為904L，這種材質(zhì)可以很好地抵御點(diǎn)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(qiáng)的抵御力。如果介質(zhì)的溫度不大于四百攝氏度，則不會發(fā)生晶間腐蝕、所以將超級不銹鋼應(yīng)用于抵御氯離子腐蝕中的效果優(yōu)于抵御其他離子的腐蝕效果。

1.4 雙相不銹鋼

雙相不銹鋼通常在應(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。大部分的雙向不銹鋼的抗腐蝕能力都優(yōu)于不銹鋼材質(zhì)，比如：約為百分之二十五的含鉻以及含氮的雙向不銹鋼抵御孔蝕和點(diǎn)蝕的能力都好于316L，這種雙相不銹鋼在受到腐蝕作用時，表現(xiàn)出來的特點(diǎn)與不銹鋼由于腐蝕作用而表現(xiàn)出來的特點(diǎn)有所不同，不銹鋼在溫度較高的條件下會析出碳化物，進(jìn)而導(dǎo)致晶間鉻元素的缺失而發(fā)生晶間腐蝕，但是雙相不銹鋼即使在高溫的條件下，也不會析出碳化物。具有極佳的力學(xué)性能，以及較高的抗疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度數(shù)值是不銹鋼材料的2倍以上。但是，雙相不銹鋼的缺點(diǎn)是仍然存在著各種脆性傾向，所以只能在小于300攝氏度的介質(zhì)中使用。

1.5 鎳基合金

石化空冷器所用材質(zhì)中的鎳基合金最為常用的就是incoloy825，這種材料的性能極好，但是成本高。材料的強(qiáng)度較高，機(jī)械性能極好，具有較強(qiáng)的抵御腐蝕的能力。尤其對于氯離子、硫化物、磷酸以及氨元素具有極好的抗腐蝕效果。由于這種材料自身的優(yōu)良性能以及極好的抗腐蝕能力，所以被應(yīng)用于海水腐蝕中或者酸性物質(zhì)的強(qiáng)腐蝕作用下，是防腐蝕性能最佳的材料之一?，F(xiàn)階段，已經(jīng)在石化空冷器中具有較多的應(yīng)用。主要應(yīng)用于含氯濕環(huán)境、不同種含氧氯化物、氯化鹽類、硫酸和氧化鹽類溶液中的條件下，具有極強(qiáng)的抵御腐蝕的能力。所以，近些年，對于腐蝕性極為嚴(yán)重的環(huán)境，一般會應(yīng)用鎳基合金，比如：化工制造廠或者石油化工領(lǐng)域中。但是，基于鎳基材料較高的價(jià)格，使其在應(yīng)用中受到了較大的限制。

1.6 復(fù)合材料

為了控制空氣冷卻器的制造資金投入量，一些使用單位在訂貨時，選擇了復(fù)合型材料。應(yīng)用復(fù)合型材料具有極為明顯的優(yōu)勢，又可以將復(fù)合型材料進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化分類，分為兩個大類，一大類為堆焊，另一大類為爆炸型復(fù)合材料。通常將低碳鋼作為母材，也可以選擇合金鋼或者復(fù)合材料，甚至于incoloy825?；诓煌攸c(diǎn)的環(huán)境條件不同，設(shè)備內(nèi)部的介質(zhì)不同，所以選擇的材料也就有所不同。應(yīng)該根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行材料的合理選擇。隨著技術(shù)的進(jìn)步與更新，不銹鋼材料的成本顯著降低，所以，技術(shù)人員結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際狀況，將其較多的應(yīng)用于不同地點(diǎn)以及不同條件的設(shè)備中，以增強(qiáng)設(shè)備的抗腐蝕能力。

2 防腐蝕涂覆技術(shù)

為了解決設(shè)備的腐蝕性問題，采用較多的方法就是使用具有極好的抗腐蝕作用的材料，但是，這樣必然會導(dǎo)致設(shè)備資金投入量的增加，為了在不大量增加資金投入的同時，又能獲取良好的防腐效果，可以通過表面處理的方法來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段，在我國應(yīng)用較多的表面處理防腐蝕技術(shù)為涂覆有機(jī)涂層防腐與鎳磷鍍防腐。

2.1 有機(jī)層

當(dāng)溫度較低時，如果系統(tǒng)中存在具有腐蝕性的介質(zhì)，比如：硫化氫和氯化氫，初始時以氣體的狀態(tài)存在，如果溫度降低，則被冷凝為液體。這部分液體具有極強(qiáng)的腐蝕性作用。當(dāng)設(shè)備的母材選取普通碳鋼時，必然會對設(shè)備造成嚴(yán)重的形態(tài)相對均勻的大面積腐蝕。還可能會發(fā)生晶間腐蝕或者應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象。上世紀(jì)七十年代，我國從德國公司引入換熱器表面涂覆技術(shù)開始，一直到現(xiàn)在，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的換熱器已經(jīng)成功應(yīng)用了多個品種涂料，來對設(shè)備發(fā)揮妥善的防腐蝕作用。有些材料盡管具有極好的防腐蝕效果但是壽命較短，不能夠起到長時間的防腐作用，所以這類材料，在空氣冷卻器中的應(yīng)用并不多。endprint

涂料采用空氣冷卻器內(nèi)部的循環(huán)方式來進(jìn)行涂覆，按照確定的工藝順序進(jìn)行涂覆工作。底漆與面漆共有6層到8層。總厚度尺寸約為200um～250um之間。采用有機(jī)涂層進(jìn)行涂覆以后，空氣冷卻器通?？梢詷O好的阻隔污垢，抵御腐蝕作用的能力強(qiáng)，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，應(yīng)用鎳磷鍍涂層以后，空氣冷卻器的使用壽命得到了顯著地提高。就低溫部分的油氣來說，應(yīng)用有機(jī)涂層進(jìn)行防腐是一個相對合理的防腐蝕措施。結(jié)合我國國內(nèi)的石化單位多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，涂層防腐效果的重要影響因素之一就是施工的質(zhì)量。必須滿足對涂層厚度的要求，使其固化良好，將有機(jī)涂層與陽極組合起來，形成聯(lián)合保護(hù)，更好的發(fā)揮防腐效果。

2.2 化學(xué)鍍鎳磷鍍

石化空氣冷卻器早就應(yīng)用了化學(xué)鍍鎳磷鍍的防腐蝕方法，但是基于設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因，不能夠運(yùn)用傳統(tǒng)的工藝，在技術(shù)和施工上的難度加大，不能采用傳統(tǒng)的工藝，在技術(shù)層面上和工藝層面上均有較大的難度。技術(shù)人員進(jìn)過反復(fù)的調(diào)研和長期的實(shí)驗(yàn)，解決了鍍層均勻程度不高的問題，同時可以在電鍍操作的過程中進(jìn)行排氣、排液和排查，可以在封閉的系統(tǒng)內(nèi)部采用循環(huán)鍍的工藝。上世紀(jì)以來，我國的多個空冷器均采用這種工藝，在設(shè)備上電鍍鎳磷鍍。鍍層厚度控制在30um～50um的范圍之內(nèi)。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，最高的運(yùn)行溫度約為380℃，可以長期在240℃的條件下正常運(yùn)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(qiáng)。第三，傳熱性能以及抵御結(jié)垢的能力強(qiáng)；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 制造過程中的防腐蝕控制

空氣冷卻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況和制造工藝對其抗腐蝕性能具有較大的影響，必須合理的開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，以充分發(fā)揮材料的抗腐蝕能力，保證設(shè)備處于一個極好的試用狀態(tài)。在制造過程中，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。如果選擇不合理，極有可能影響焊接質(zhì)量，以及焊縫的防腐蝕能力。依據(jù)產(chǎn)品的狀況和材質(zhì)選擇適合的焊接參數(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。就普通碳鋼和合金鋼來說，在濕硫化氫環(huán)境中運(yùn)行時，必須進(jìn)行消除應(yīng)力的焊后熱處理，保證焊縫、熱影響區(qū)以及母材的硬度滿足要求。

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(yùn)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(qiáng)的抗腐蝕能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐曉旭，于鳳昌，高芒來，等.煉油行業(yè)空冷器防腐蝕的CFD研究進(jìn)展[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2012，29（06）：1-3.

[2]吳永海.石化空冷器的防腐蝕技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（22）：296.endprint