冷换设备防腐涂层的推广应用

（石家庄炼油厂）

一、前言

冷换设备是炼油设备的重要组成部分，在炼油设备中所占比例较大，约占工艺设备总重量的40％。冷换设备的运行状态关系到装置能否平稳运行，腐蚀与结垢是影响冷换设备安全运行的两大因素。腐蚀导致管束穿孔，影响生产，两种介质相互污染；结垢导致换热效率下降，能耗增加，而且管束表面结垢以后，还导致特定的垢下腐蚀。因此，冷换设备的防腐是保证装置长周期安全、平稳运行、降低耗能、节约钢材的重要措施。

二、冷换设备的腐蚀

冷换设备的腐蚀与结垢视工作介质不同,管子的外面与内表面均会产生。冷换设备所接触的工作介质主要是水、油及油气。根据各企业严重的腐蚀问题，虽然对于水侧,可以通过水质稳定进行处理；轻油气侧通过工艺防腐措施解决。但是操作条件的波动仍导致局部设备在苛刻条件下结垢与腐蚀。

通常冷换设备的腐蚀机理可表征如下：

轻油气侧，这个系统的腐蚀过程是电化学腐蚀。油品当中有部分腐蚀介质如HCl和H₂S，当它们都以气态存在时，腐蚀是很轻微的，但是伴随温度的降低，在冷凝区出现液体以后，便形成腐蚀性很强的体系。根据温度的不同；大致划分了轻油气侧的腐蚀，主要表现在T250℃以下轻油部位。对于250℃以上的重油部位属于化学腐蚀。

重油侧，这个系统的腐蚀主要是硫化物及环烷酸对钢材的腐蚀。这两种腐蚀都因油品的流速加大而增加，因油品的含硫量、酸值的加大而增加。

水侧，对于冷却器，通常走循环水并且大多数情况下水走管程，其腐蚀较为复杂，即循环水有腐蚀与结垢两种趋势，结垢还导致垢下腐蚀，因此冷却器水侧的腐蚀往往十分严重。

三、冷换设备的保护

冷换设备根据其工作的环境，腐蚀的机理，所采取的防护措施是不相同的。采取一种防腐措施或采用一种防腐材料是不能解决冷换设备腐蚀问题的。对于冷换设备轻油侧、水侧采用涂层防腐措施是目前解决腐蚀问题的最好办法，而对于重油测的腐蚀问题就只能采用其它的措施--如化学镀镍，渗铝等等措施。

冷换设备轻油侧与水侧的腐蚀问题，通常是采用对管子表面进行处理以后涂装非金属涂层，来阻断腐蚀介质对碳钢设备的腐蚀，并且在此基础上，要求涂层应具有一定的阻垢性能。当前轻油侧与水侧的防腐涂料品种不是一个，因为对于轻油侧的腐蚀问题，还包括油品对涂层的广义腐蚀问题——老化作用。通常讲到的耐油防腐涂料，是指能相对长时间地抵抗老化作用，并且在此基础上起防腐作用。

综上所述，冷换设备的防腐可以采用涂层办法，但是应该根据工作介质的不同慎重选择涂料品种，相应地讲，冷换设备的配套防腐涂料应该是系列化的。

四、我厂的应用情况

我厂的冷换设备腐蚀问题过去是很严重的，表现在1985年以前，冷换设备最长使用时间仅为两年。大量的换热设备更换不仅影响了正常生产，而且造成了大量资金的浪费。在1985年冷换设备腐蚀调查基础上，于1986年我厂机动部门按中石化总公司防腐工作会议精神及以后下发的《碳钢水冷器防腐涂层技术暂行规定》开始对我厂的冷换设备腐蚀治理工作。自1986年第一次对冷换设备进行了防腐处理至1994年底，累计涂装冷换没备60台，涂装面积达18000m²，涉及面达到我厂一联合、气分、空分、聚丙烯等全部生产车间。这项工作的开展不仅提高了设备管理水平，也创造了明显的经济效益。也正是我厂这项工作的完好发展进行，使我厂多次得到总公司有关部门的好评。

A、发展经历

一项新技术的开发推广使用，往往是十分艰难的事情，对于换热设备的防腐问题也同样。在第一次投用之时就有人提出反对意见，如防腐费用太高不易进行等等，但是我们本着科学的态度积极地在一联合的L－006／1.2（减三线冷却器）上投入使用了耐水的防腐涂层CH－784，已达到解决水侧腐蚀及结垢问题。以往在使用过程中，经常发生堵管现象，而这一次防腐后，一年使用当中没有堵管，但是涂层怎样呢？在大修之时，机动部门组织技术鉴定，抽出芯子看到的是：涂层基本完好。这个事实，大大地增加了我们开展冷换设备防腐的信心，并且这两台换热器芯子已经历了八年使用时间。这期间没有发生一次腐蚀穿孔情况，没有在使用过程中堵过一次管。根据1994年大检修期间对它进行技术鉴定，在操作工况不变的情况下，保守估计可再使用4－8年。

根据L－006／1.2的情况，1987年我们又投入使用了CH－784的改进型TH一847应用于L－003／1（一级抽空冷却器）、L－005（减二线冷却器）防止水侧的腐蚀。一年使用以后涂层基本完好，两台设备自1987年投用至1992年大检修，没有发生一次腐蚀穿孔问题。1994年技术鉴定仍可长期使用。

1988年年初厂内提出了一联合车间H－201／1.2（顶循换热器）由于腐蚀原因，管子穿孔导致顶循产品进入锅炉软化水，污染水质，影响生产正常进行这问题。我们在两台换热器上使用了TH－847涂层，当时考虑到换热器内外侧都存在腐蚀问题，并且管外介质--顶循腐蚀更苛刻，故第一次在油气侧试用了TH－847。89年打开设备涂层完好。90年打开设备涂层局部起皮脱落，为此我们组织了技术分析会，最后落实两点，即在没有耐油涂料的时候，用TH－847耐水涂料替代只能短时间的解决腐蚀问题；第二点该涂层在热固化过程中没有充分按工艺技术条件执行，导致涂层与涂层之间没有充分发生交联作用，最后使用当中起皮。为此施工单位在91年对两台换热设备进行了重新防腐：去掉旧的涂膜，涂装耐油耐温型TH－901，自1988年投用至今1994年末发生一根管腐蚀穿孔现象。通过TH－901的问题引起了我们极大重视，即不同介质应选用不同的涂料。主观上的良好想法有时与实际不相符合。针对这一问题，我们在以后的工作中严把了涂层品种与使用介质之间的关系。

有了1988年的经验教训，我们在以后的工作中更加注意了冷换设备的腐蚀管理。89年涂装了计3台，90年涂装了计10台，以及91年涂装了计10台和92年涂装了计16台（包括热水工程七台），94年涂装了20台。94年大检修期间逐台进行了技术鉴定：所有喷涂后的设备均可以继续使用。

值得一提的是：自1989年起我们还应用了TH－901耐油耐温型防腐涂料，它能耐300℃以下的轻质油品，当然也解决了炼油企业250℃停工蒸汽吹扫问题。在以后的应用中逐步推广到它的真正用途上即耐油耐温防腐蚀－－－用在L－015／1.2（常顶冷却器），经历了一年的使用及停工蒸汽吹扫，证明TH－901耐油耐温性能是良好的。对于冷换设备防腐工作，我厂在役应该防腐设备约63台现已防腐45台，占应防腐台数的70％，还有18台没有防腐，我们将在近期内

对这些设备进行防腐处理。确保生产装置安、稳、长、满、优。

B、冷换没备防腐涂层的质量检验

对于非金属的防腐涂层，它们起防腐作用就是利用它们的绝缘效应，增加了介质与基体金属之间的电阻，阻止了腐蚀电池的发生。涂层有气孔，层数多，相对孔隙率下降。非金属防腐涂层一般按防腐的程度可分为加强级防腐、中等级防腐及普通级防腐，通常采用电火花检测手段，通过那一级检测电压就认定那一级防腐。冷换设备的防腐一般至少要采用中等级防腐，严格地讲最好采取加强级防腐。为了保证能达到一定级别的防腐，就应该具备相应的涂层厚度及相应涂装遍数。石化总公司生产部于1990年组织专人进行技术调研与分析，显示出国内外通常的防腐层为六层－－－八层，厚度控制在200－250m。因为成品不易再采用电火花检验，往往用厚度做为检验依据。自1986年第一次投用TH系列到1994年几年当中对TH系列的冷换设备防腐涂层质检达到了中国石化总公司颁布的标准。这也证明了多年抓质量起到了良好的作用－－－无腐蚀穿孔发生。

C、冷换设备防腐涂层与换热的关系

中国石化总公司生产部组织人员对涂层的技术指标进行了技术鉴定，有些炼厂也做了实际的证明，即：同等工况条件下两台设备涂装与不涂装对比（涂装达到总公司暂行规定标准），未涂装的设备初期换热效果好，以后下降。而涂装的设备基本稳定不变。这一技术关键也证明了换热设备防腐措施－－－涂层起两个作用，防腐与节能。

五、经济效益

对于冷换设备防腐的经济效益问题，在推广应用的初期是有争论的，现在冷换设备防腐所带来的巨大经济效益已经被公认了。

冷换设备的防腐创造的经济效益，具体讲可划分为几块：第一，节约钢材费用；第二，换热效率增加、节能；第三，节约冷换设备检维修费用；第四，减少腐蚀穿孔引起的停工等。我厂1986年至1994年累计推广使用60台，按每台4吨计则约240吨钢材，按八年使用计及原先平均每两年报废一台芯子，相对延长使用时间六年。相当于3个更换周期，节约钢材720吨，合人民币648万元（0.9万元／吨）。

我厂1986年至1992年累计推广使用18000m²，平均90元／m²，则60台18000m²用去防腐费用约180万元。实际节约费用540万元，即每防腐一平方米就可以纯节约300元人民币，300元／m²，这一数字间接反映了多年来冷换设备防腐工作的成绩。

对于经济效益从1987年至1994年我厂一联合、气分两个主要生产车间冷换设备芯子更换台数逐年下降也可以看出。