87碳鋼水冷器的防腐涂層作用、原理應(yīng)用
一、序言
碳鋼冷換設(shè)備是石油化工企業(yè)中必不可少的重要設(shè)備之一。碳鋼冷換設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢及由此引起的傳熱效率下降、管束穿孔泄漏等現(xiàn)象嚴(yán)重影響著企業(yè)的正常生產(chǎn)和效益。我廠是一個(gè)主要生產(chǎn)燃料油的煉油廠，有冷換設(shè)備168臺(tái)，其中水冷器72臺(tái)，換熱器96臺(tái)。我廠地處滄州鹽堿地區(qū)，地下水含鹽量高，水質(zhì)較差，因此我廠每年因腐蝕、結(jié)垢需更新二十多臺(tái)管束，合計(jì)人民幣約70萬(wàn)元。
二、碳鋼水冷器的防腐涂層的作用、原理
碳鋼水冷器的腐蝕、結(jié)垢一直是石化企業(yè)難以解決的問(wèn)題。防止腐蝕的方法很多，如正確選材、合理設(shè)計(jì)、電化學(xué)保護(hù)、表面覆蓋層、改善使用環(huán)境條件、使用緩蝕劑及科學(xué)管理等。使用不銹鋼管束，造價(jià)太高，而且介質(zhì)中的Cl－會(huì)破壞鈍化膜，使用效果也不好。采用電化學(xué)保護(hù)在煉油廠換熱設(shè)備上的應(yīng)用技術(shù)不成熟。綜合保護(hù)效果與經(jīng)濟(jì)效益，我們認(rèn)為采用非金屬覆蓋層（涂料）的方法是可行的，因此立項(xiàng)并進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)與應(yīng)用。
非金屬覆蓋層（涂層）的防腐原理是使金屬設(shè)備與腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)，它不僅能提高耐蝕性，而且能節(jié)省大量的貴重金屬和合金，涂層應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：
（1）、涂層本身在介質(zhì)中耐蝕。
（2）、結(jié)構(gòu)緊密、完整無(wú)孔、不被介質(zhì)透過(guò)。
（3）、與基體金屬有很強(qiáng)的粘結(jié)力。
（4）、均勻分布在整個(gè)保護(hù)面上，有一定的厚度。
（5）、對(duì)換熱器芯子而言，還要基本不影響傳熱效率及有阻垢性能。
1987年經(jīng)調(diào)研得知******海洋局中海防腐技術(shù)開(kāi)發(fā)公司研制的TH－847涂料有很強(qiáng)的耐煉廠腐蝕介質(zhì)能力，結(jié)構(gòu)致密無(wú)孔，附著力達(dá)一級(jí)，且基本不影響傳熱效率，有******阻垢性能可以滿我廠碳鋼水冷器的防腐、阻垢需要。1988年大力推廣，至1992年全廠常減壓、催化、氣分等主要生產(chǎn)裝置的72臺(tái)水冷器全部采用TH－847涂層防護(hù)，涂層面積約達(dá)20000m2。
三、我廠碳鋼冷換設(shè)備涂層防護(hù)使用情況
我廠碳鋼水冷器芯子全部送中海公司實(shí)驗(yàn)基地施工，涂裝過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行中石化總公司的《碳鋼水冷器防腐涂料技術(shù)暫行規(guī)定》和《碳鋼水冷器防腐涂層質(zhì)量檢驗(yàn)暫行規(guī)定》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。由于嚴(yán)把涂料生產(chǎn)與涂裝工藝質(zhì)量關(guān)，水冷器芯子平均使用壽命由過(guò)去的兩年提高到四年以上，效果******，幾年來(lái)運(yùn)行平穩(wěn)。
碳鋼水冷器TH-847涂層防護(hù)與未加涂層防護(hù)使用情況作以下對(duì)比：
1、未加防護(hù)的水冷器芯子，使用一個(gè)生產(chǎn)周期后，管內(nèi)壁腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重，垢層在3mm以上，經(jīng)檢修，也只能再使用一周期。
碳鋼水冷器的腐蝕、結(jié)垢給生產(chǎn)、檢修帶來(lái)一系列困難，同時(shí)也影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
（1）、腐蝕導(dǎo)致穿孔泄漏，一臺(tái)管束只能使用兩周期（22個(gè)月），設(shè)備使用壽命較短。
（2）、腐蝕泄漏影響生產(chǎn)的穩(wěn)定及產(chǎn)品質(zhì)量。
（3）、結(jié)垢影響介質(zhì)的冷卻效果，產(chǎn)品收率下降。
（4）、結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，因冷卻水不通而使介質(zhì)不能冷卻下來(lái)，常有使用冷卻水噴淋冷卻器殼體冷卻的應(yīng)急措施。不但造成殼體的腐蝕，也影響設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。結(jié)垢特別嚴(yán)重時(shí)，甚至影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
（5）、嚴(yán)重結(jié)垢給檢修帶來(lái)困難，人力通孔不但又臟又累，而且常常影響檢修進(jìn)度、檢修質(zhì)量。
2、使用TH-847涂層防護(hù)的水冷器芯子，使用一個(gè)生產(chǎn)周期后，涂層完好、無(wú)垢、無(wú)腐蝕、效果很好。
TH-847涂層防護(hù)帶來(lái)如下好處：
（1）、冷卻效果好，工藝操作平穩(wěn)，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
（2）、管內(nèi)壁結(jié)垢輕微，用6kg/cm2壓力的水即可沖洗掉。檢修省時(shí)省力，且檢修質(zhì)量好。
（3）、延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。涂層防護(hù)的管束至少可使用四年以上。
以一臺(tái)Ф900冷卻器為例：管束價(jià)格為7000元／噸×4.7噸＝32900元，使用兩年，則每年均攤16450元。涂層防護(hù)費(fèi)用85元／m2×240m2＝20400元，防護(hù)后按使用四年計(jì)算，年均13325元。兩相比較，涂一臺(tái)Ф900冷卻器平均每年為企業(yè)節(jié)省3135元，折合14元／m2年計(jì)算，我廠自1987年至1992年水冷器TH-847涂層防護(hù)面積達(dá)29080m2，一年可增直接效益280000元。
（4）、每年因采用此項(xiàng)技術(shù)節(jié)能在10％以上。
（5）、因減少停產(chǎn)搶修、縮短檢修時(shí)間、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品收率等而取得的間接經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。
四、我廠碳鋼換熱管束油側(cè)的防護(hù)情況
近年來(lái)，原油品質(zhì)逐漸變壞，加工過(guò)程中對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。1989年后我廠主要加工中原原油，硫含量達(dá)0.62％，鹽含量達(dá)248mgNace/g，酸值達(dá)0.35mgNaoH/g,品質(zhì)不好。原油加工過(guò)程中鈣、鎂鹽水解生成的+Ice及硫化物分解生成的H2S在設(shè)備的初冷區(qū)溶于水便對(duì)設(shè)備產(chǎn)生HCl－H2S－H2O介質(zhì)腐蝕。換熱器管束油側(cè)管壁是腐蝕***嚴(yán)重的部位之一，以往缺乏有效的防護(hù)手段，芯子平均使用壽命僅兩年左右,而且還因穿孔泄漏造成產(chǎn)品污染及影響生產(chǎn)穩(wěn)定，多年來(lái)一直是石化企業(yè)急待解決的問(wèn)題。
同碳鋼水冷器防護(hù)一樣，找到一種耐腐蝕的涂料是綜合效益***好的方法。以前石化企業(yè)中也曾用過(guò)一些耐油涂料，但由于高溫與強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，效果并不好。1990年我廠在常減壓裝置減頂冷卻器管束外側(cè)試驗(yàn)性涂裝了中海公司（天津）的TH－901涂料。經(jīng)一個(gè)生產(chǎn)周期（11個(gè)月）使用，1991年裝置檢修時(shí)觀察到，涂膜完整無(wú)鼓泡，光亮如初，起到了******的防腐效果。1990年至1992年，TH－901涂層面積達(dá)4700m2。
涂裝TH－90l涂料***大的好處是有效減緩了管束的腐蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命（由未防護(hù)的使用兩年延長(zhǎng)到涂裝TH－901防護(hù)后的約四年），而且，減少了停產(chǎn)搶修，提高了檢修質(zhì)量和進(jìn)度，還為企業(yè)節(jié)約了可觀的資金。
以一臺(tái)Ф900管束為例：管束價(jià)格為7000元／噸×4.7噸＝32900元，使用兩年，則16450元／年。涂層防護(hù)費(fèi)用100元/m2×240m2＝24000元，防護(hù)后按使用四年計(jì)算，則14225元／年。由此可看出，涂一臺(tái)Ф900換熱器芯子平均每年為企業(yè)節(jié)省2225元。折合9.3元/m2年計(jì)算，1990年至1992年共涂裝TH－901涂料4700m2，一年可增直接效益43710元。