空冷器作为一种大型换热设备,广泛应用于石油化工行业,然而由于空冷器管束经常处于高温、高压、高腐蚀的工况状态下,因此对其耐腐蚀性能有较大的考验。一旦空冷器管束发生腐蚀,将直接影响设备安全、稳定运行。因此,对管束常见腐蚀类型进行分析,并实施可行的保护措施,对于提高产品使用寿命意义重大。

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空冷器管束腐蚀之点腐蚀
空冷器管束承压材料在含有溶解氧和危害性阴离子(主要为氯离子)的介质中,经过一定的时间后,大部分表面不发生腐蚀或腐蚀较轻,但在表面上个别点或微小区域内出现孔穴或麻点,随着时间的推移,蚀孔不断向纵深方向发展,形成小孔状腐蚀坑,即为点蚀,由于点蚀严重时可使设备穿孔,因此又称为小孔腐蚀或孔蚀。
空冷器管束腐蚀之间隙腐蚀
间隙腐蚀是由于金属之间或金属与非金属形成微小的间隙(一般在0.025~0.1mm),换热介质滞留在间隙内,而且这种介质中存在具有危害性的阴离子时所产生的一众腐蚀形式,其腐蚀结果会导致材料强度降低、局部附加应力增大、材料承载力降低。
对于空冷式换热器通常采用丝堵密封结构,通过金属垫片密封,在垫片两面分别与丝堵、管板进行接触,在微观上存在一定的间隙,而垫片与管板之间承受着换热介质腐蚀,由于压力、温度、振动等因素导致密封尖端存在间隙腐蚀,容易导致垫片密封失效。
空冷器管束腐蚀之冲刷腐蚀
冲刷腐蚀包括冲蚀、磨耗腐蚀,是金属表面与流体介质之间由于高速相对运动引起的金属损伤。冲刷腐蚀的金属表面一般呈沟槽、凹谷、泪滴状,且表面光亮无腐蚀沉积物。
在空冷式换热器中较容易产生冲刷腐蚀的部位就是基管与管板焊接处,由于基管与管板一般采用单层或双层焊接,焊脚高度在1.5~2mm,长时间冲刷会使得焊缝减薄,直至泄漏,因此合理设计换热器结构类型可有效降低冲刷腐蚀速率,通常采用回流管箱形式改变流体流向轨迹,或在基管中加入阻流带,阻流带可作为一种缓冲部件降低介质流速,改变介质流程。
空冷器管束腐蚀之晶间腐蚀
晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿晶界发生的一种局部选择性腐蚀。晶界是不同晶粒之间的交界。由于晶粒有着不同的位向,故交界处原子的排列必须从一种位向逐步过渡到另一种位向。因此,晶界实际上是种“面型”不完整的结构缺陷。
空冷器管束腐蚀之应力腐蚀
材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏称为应力腐蚀。作为一种脆性失效模式,应力腐蚀具有极大的危害性。空冷器往往因为腐蚀开裂导致泄漏,其中较常见的腐蚀开裂为硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。SSCC是指管束承压材料在硫化物介质中受拉伸应力作用发生的脆性断裂现象。
空冷器管束腐蚀的防护措施
1.合理选用材料。正确选用材料是控制腐蚀的关键环节之一,且应遵循以下原则:
a. 材料的耐腐蚀性能应满足设备的使用环境要求,根据介质的腐蚀类型、敏感性、腐蚀速率等特点,分析使用环境,合理选材;
b. 对于空冷器管束,在含氢、硫介质工况下,通常选用镍基合金和双相不锈钢材料,其中双相不锈钢是一种新型材料,具有优良的耐腐蚀性、高强度且易于制造加工,集诸多优异性能于一身,它的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间,更接近于铁素体不锈钢和碳钢。
2.合理设计结构。产品设计必须从防腐的角度出发,根据材料和所处环境,严格计算和确定使用应力,进行合理的防腐结构设计。需要注意以下几点:
a. 外形力求简单;
b. 防止积水和积尘;
c. 尽量避免尖角、凹槽和缝隙;
d. 尽量避免电位相差较大的金属连接;
e. 避免使用应力、装配应力和残余应力在同一个方向上叠加。
3.改进制造工艺。材料在加工和装配过程中,也会造成腐蚀或留下腐蚀隐患,需要特别注意以下情况:
a. 机加工过程容易产生残余应力;
b. 应慎重选择热处理规范,避免因热处理不当引起的晶间腐蚀、应力腐蚀、氢脆等,尽量避免在敏化温度区保温,对可能产生较大残余应力的热处理工艺,应有消除残余应力的措施;
c. 焊接方式不同,材料的腐蚀敏感性亦不同,为减小焊接后的应力,还应注意焊接顺序的设计,尽量减小工件的变形,焊接后焊缝处的残渣应及时清理,以避免引起局部腐蚀;
d. 对于工件焊接、加工完成后应进行脱脂、清洗处理,避免残液腐蚀工件,在特定工况环境下,空冷器管束可采用镍磷镀方法进行内部防腐处理。
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