炼油装置冷换设备腐蚀与防护
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作者: 黄晓明 黄余
摘 要：随着进口原油的增多，使得石油化工中设备的腐蚀情况也越来越严重。在炼油装置中冷换设备是其中一种重要的设备，冷换设备的腐蚀严重影响到产品的质量，对装置的正常运行也有极大的影响。通过对中国石油化工公司的炼油装置冷换设备的运行情况进行分析，本文阐述了炼油装置冷换设备腐蚀的情况，并分析腐蚀原因，制定出了一些相关的防护措施，确保炼油装置冷换设备正常运行，减少腐蚀性，从而提高产品的质量。
关键词：炼油装置；冷换设备；腐蚀；防护
中图分类号：TE98 文献标识码：B
换热器是工业中运用较广的一种节能设备，冷换设备就属于其中一种。在炼油装置中，冷换设备的投资占总体工艺设备投资的三分之一以上。冷换设备运用于生产流程和生产装置的各个环节中，其运行状态是否稳定、安全、可靠直接影响到生产耗能。冷换设备始终是生产管理人员的控制对象。
随着原油硫含量和含硫原油处理量的增加，炼油装置冷换设备腐蚀问题日益突出。均匀腐蚀、应力腐蚀开裂、点蚀、冲刷腐蚀是炼油装置冷换设备常见的几种腐蚀现象。
1炼油装置冷换设备的腐蚀情况
在炼油装置冷换设备的腐蚀中，腐蚀介质主要分为系统物流腐蚀和循环冷却水腐蚀。其中系统物流腐蚀指的是炼油装置在进行加工处理油品中，油品发生裂解、高温分解、加氢等反应，导致油品中出现硫酸、氨酸、硝酸、二氧化碳、氯化氢等腐蚀性物质，从而造成系统腐蚀。
物流对冷换设备的腐蚀类型主要分为高温硫腐蚀、高温环烷酸腐蚀、H2S-H2O腐蚀、HCL-H2S-H2O腐蚀等。腐蚀具体情况有以下几个方面。
1.1制硫装置和酸性水处理的腐蚀
对于温度在120℃以下的含硫系统中，包括含硫污水系统，冷换设备如果选用碳钢类耐腐蚀效果较好的材质，其腐蚀性就会减少。酸性水处理和制硫装置系统处于240℃以上的温度中，其腐蚀性较大。酸性水处理和制硫装置低温含硫系统的腐蚀程度和温度、材质有着密切的关联。
1.2应力腐蚀开裂
制氢装置和转化器蒸汽发生器腐蚀现象为管束穿孔，导致发生泄漏情况。经过处理后再次出现管束穿孔和泄漏的情况。当制氢装置和转化气蒸汽发生器的管道内部压力为25MPa时，就会出现明显的应力腐蚀开裂的情况。
1.3高温部位腐蚀
高温部位的腐蚀主要是高温硫化物的腐蚀，其腐蚀现象是在工艺介质中含有活性硫化物和使用温度高于240℃的条件下产生的。主要腐蚀装置为减压塔测线油换热器、分馏塔顶
和稳定塔顶冷却器、分馏塔顶循环回流油冷却器、催化裂化装置分馏塔顶回流油冷换器等。对于环境比较恶劣的高温部位，其腐蚀现象较严重。高温部位的腐蚀严重程度和介质的温度、硫酸含量有关。
1.4低温部位腐蚀
低温部位的腐蚀主要发生在塔顶冷凝系统和常减压蒸馏装置的塔顶部位。
其一，沥青装置常压塔顶空冷却器的腐蚀情况。常压塔顶空冷器主要为表面蒸发空冷器，空冷管束材质为碳钢，运行不到四个月，就出现管束穿孔的现象，将材质更换为耐硫材质，也出现穿孔现象。其腐蚀泄漏点主要集中在进口处1～3m处，管束受腐蚀出现穿孔的现象，属于明显的点腐蚀现象。
其二，沥青装置减压系统一、二、三级抽空冷凝器腐蚀情况。减压抽空冷凝器的材质主要为碳钢管束，与沥青装置常压塔顶空冷却器相比，其使用期较长。腐蚀现象为管束穿孔。
其三，联合常压装置常顶换热器的腐蚀情况。其管束材质为10号钢，管束为波纹管式。使用不到三个月出现管束穿孔现象。换材质后，出现管束堵塞现象，板涂料部分脱落，管道上部存在大量盐垢。
1.5循环冷却水腐蚀
循环冷却水的腐蚀只要是溶解氧的腐蚀，腐蚀现象为管道厚度均匀减薄，冷却水中有大量的粘泥，金属表面容易结垢，造成垢下腐蚀，管道出现穿孔、蚀坑等。电脱盐换热器、催化裂化轻柴油冷却器、沥青装置一、二线冷却器均有垢下腐蚀现象，为了有效地防腐，就要定期进行化学清洗。
另外循环水系统中存在一定量的氯离子，对不锈钢管造成点腐蚀，严重者会引起不锈钢管开裂。某炼油企业就因循环水系统中氯离子的含量过高，造成催化裂化冷却装置的管道内壁产生开裂的情况。
2炼油装置冷换设备腐蚀的原因
2.1设计制造的原因
常压装置的常顶冷换器和硫磺再生顶冷凝器等设备的冷换管均为波纹管，管内进行喷砂处理过后，管壁厚度有所减薄，以及波纹谷底处的涂层质量得不到保证，在腐蚀的环境下，容易发生腐蚀，涂层脱落加快腐蚀速度，严重者会出现波纹管断裂现象。
另外换热器的焊接质量会直接影响泄漏情况，在制造的过程中，管束未经过固溶热处理，就会使得不锈钢在水压试验过程中产生氯离子，在高温的作用下极易发生应力腐蚀。
2.2电脱盐引起的腐蚀
其一，沥青装置中的电脱盐效果。电脱盐的效果主要和原油性质有关，原有粘度大，盐含量高，电脱盐的效果不够好，会使得常顶和减压塔顶冷凝系统处于强烈的腐蚀环境当中。
其二，联合常压装置。联合常压装置中的脱盐含量一般控制在5毫米每升以下，由于脱盐含量波动大，使得盐酸含量不稳定，从而造成设备腐蚀。
2.3原油性质变化，操作不稳定因素
常压下，原油硫含量为0.055%，酸值0.43mgKoH/g。由于加工的原油来源较多，原油性质变化较大，导致硫含量和盐含量远大于设计值，使得原油加工操作过程不够稳定。
2.4防腐涂层受损
防腐涂层能够有效的防护冷换设备的腐蚀，对腐蚀和结垢具有一定的控制作用。但在管束运输、安装、清扫等过程中容易损伤涂层，破坏涂层的作用。因此，在涂层施工的过程中，要确保涂层的施工质量。
3对炼油装置冷却设备腐蚀的防护 3.1高温部位腐蚀的防护
在温度高于240℃的腐蚀环境下，应选用碳钢加化学镀Ni-P镀层。确保施工质量前提下，使用化学镀Ni-P镀层的管束。针对温度高于240℃高硫或环烷酸环境，选用渗铝的材质，具有较强耐蚀性的双相钢管束。
3.2低温部位腐蚀的防护
针对沥青装置常压塔顶空冷器，应选用铁素体不锈钢材质。联合常压装置常顶换热器采用碳钢光管管束。沥青装置减压系统一、二、三级抽空冷凝器应选用碳钢管束。针对常减压蒸馏装置三顶冷凝器设备，在工艺、电脱盐技术上进行改进。对于氯离子和含硫量高的介质，材质应选用双相不锈钢管束以及表面处理技术。
3.3循环冷却水系统腐蚀的防护
在以水为腐蚀控制介质的冷却器中，应选取碳钢和抗水腐蚀涂料，以便节约设备费用，延长设备使用寿命。在选取碳钢和抗水腐蚀涂料的时候，要注意管口处的涂层极易受水冲刷影响，要及时进行修补。在吹扫冷却器的时候，避免壁管温度过高造成涂层的损坏。
3.4加大监测力度
在炼油装置冷换设备运行的过程中，要加强腐蚀监测力度。尤其在常压换热器进口段和沥青常顶空冷器进出口处进行严密的监测，对设备，管道等进行定时、定点监测，查看腐蚀情况。另外要加强监测冷凝水中的pH值、氯离子含量、铁离子浓度等，控制腐蚀程度。
结语
在石油化工企业生产的过程中，腐蚀情况无处不在，其中炼油装置冷换设备腐蚀是比较常见的一类腐蚀情况。由于设备的腐蚀与防护工作非常复杂，需要相关人员在实际工作中不断地研究分析，总结经验，根据设备腐蚀的具体情况，制定相对应的解决措施。不断完善腐蚀监测制度，引进先进的耐腐蚀性材料等减少设备的腐蚀情况。相关工作人员要不断改善、提高炼油设备的防腐技术和防护效果。
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