1 概述

某石化公司MTBE 裝(zhuang)(zhuang)置萃取(qu)水(shui)冷卻器，用(yong)于冷卻甲醇回(hui)收塔經(jing)泵(beng)送(song)來的萃取(qu)水(shui)，管程的循(xun)環水(shui)冷卻殼程的萃取(qu)水(shui)。管束規格為Φ25×2.5mm,材(cai)質(zhi)10＃鋼，數量(liang)120根。裝(zhuang)(zhuang)置投產運行(xing)(xing)以來，該水(shui)冷器管束泄露嚴重，多(duo)次(ci)腐蝕穿(chuan)孔，影響(xiang)了裝(zhuang)(zhuang)置的正常運行(xing)(xing)，裝(zhuang)(zhuang)置多(duo)次(ci)對管束進(jin)行(xing)(xing)了更(geng)換(huan)，對泄漏穿(chuan)孔的舊管束穿(chuan)孔換(huan)熱管進(jin)行(xing)(xing)失效分析。

2 分(fen)析(xi)過程

2.1、宏觀檢驗：

換熱管樣品見(jian)圖(tu)1。外壁表面(mian)附著黑色(se)、紅(hong)銹色(se)垢(gou)(gou)物(wu)；局部(bu)減薄(bo)(bo)穿(chuan)孔，孔徑約1mm～2mm；沿管縱向剖開(kai)，可見(jian)管內壁堆積褐(he)色(se)垢(gou)(gou)物(wu)，見(jian)圖(tu)2。垢(gou)(gou)物(wu)松散易(yi)清理，清理后的表面(mian)無金屬光(guang)澤，凹凸不平，局部(bu)呈不均(jun)勻減薄(bo)(bo)特(te)征(zheng)，腐蝕穿(chuan)孔。

圖1 外壁(bi)表面腐蝕穿孔(kong)

圖(tu)2 內壁腐蝕特(te)征

2.2、成(cheng)份(fen)分(fen)析：

彎頭(tou)材(cai)料(liao)為10鋼，化學成(cheng)分符合(he)GB/T 9948標(biao)準，組織正(zheng)常；換熱管(guan)為正(zheng)火態，組織為鐵素體+珠光體。

2.3、金相(xiang)檢驗：

取樣部位(wei)(wei)：腐(fu)蝕(shi)(shi)穿孔部位(wei)(wei)、正常(chang)部位(wei)(wei)。換熱管為正火狀態，組織正常(chang)；腐(fu)蝕(shi)(shi)發生在(zai)內壁表面(mian)，呈局部不均(jun)勻(yun)減薄特征(zheng)，為垢下(xia)腐(fu)蝕(shi)(shi)特征(zheng)。

圖3 金相組(zu)織圖

圖4內壁(bi)腐蝕坑金相組織圖

2.4、腐蝕產物(wu)：

宏觀特性：內壁堆積褐(he)色垢物，垢物呈褐(he)色松(song)散，見圖5；

圖5 管內(nei)腐蝕產物(wu)

圖6  內壁腐蝕形(xing)貌(mao)及穿孔特征

清理(li)后(hou)的表面無(wu)金屬光澤，凹凸不平(ping)，局部不均勻減(jian)薄穿孔(kong)，見圖6。

微觀形(xing)貌:換(huan)熱管(guan)內壁表(biao)(biao)面腐蝕(shi)形(xing)貌主(zhu)要表(biao)(biao)現為(wei)腐蝕(shi)產物和基體金屬(shu)組織顯現以及蝕(shi)坑，見圖(tu)7，圖(tu)8，圖(tu)9，圖(tu)10，圖(tu)11，圖(tu)12。

圖7  穿(chuan)孔部(bu)位

圖8腐蝕(shi)產物

圖(tu)9基體(ti)金屬+蝕坑(keng)

圖(tu)10腐蝕產物

圖11 基體金(jin)屬+蝕坑(keng)

圖12  基體金屬+蝕坑(keng)

分析結果：垢物中主(zhu)要是含有Si、S、Ca元素的(de)鈣化(hua)合物和(he)二氧(yang)化(hua)硅；腐蝕產物主(zhu)要是氧(yang)化(hua)鐵Fe2.964O4 、Fe2O3 、Fe2O3 ·H2O等。

2.5、水樣分析：

水質分析結果：水冷器使(shi)用的循環水水質較差，氯離(li)子、鎂(mei)離(li)子、鈣離(li)子含量都(dou)很高；循環水中懸浮物也較多，這些(xie)都(dou)是造成換熱管束內壁附著結垢，形成垢下腐蝕的主(zhu)要原因(yin)。

3 結(jie)論

從分(fen)析檢驗(yan)結(jie)果可(ke)知：管束材質(zhi)合格，換熱管腐(fu)(fu)蝕失(shi)效是(shi)因為冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)(shui)管內(nei)壁(bi)結(jie)垢嚴重，垢下(xia)產(chan)生(sheng)了腐(fu)(fu)蝕，并(bing)產(chan)生(sheng)穿透性蝕孔造成(cheng)。從試樣的(de)(de)(de)(de)內(nei)表面上出(chu)現(xian)局部減薄但還未穿透的(de)(de)(de)(de)現(xian)象,證實蝕孔產(chan)生(sheng)于材料(liao)的(de)(de)(de)(de)內(nei)表面并(bing)向外(wai)擴展,即冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)(shui)管內(nei)流(liu)入的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)是(shi)引起該材料(liao)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)腐(fu)(fu)蝕性介(jie)質(zhi)，冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)(shui)管外(wai)流(liu)動的(de)(de)(de)(de)甲醇萃取水(shui)(shui)(shui)對此影響不(bu)大。冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)測(ce)試結(jie)果表明,水(shui)(shui)(shui)中鈣、鎂離子(zi)含量過(guo)高,直接造成(cheng)了冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)(shui)(shui)在(zai)管中的(de)(de)(de)(de)嚴重結(jie)垢,給(gei)垢下(xia)腐(fu)(fu)蝕提供了必(bi)要(yao)條件，在(zai)Cl- 的(de)(de)(de)(de)作用(yong)下(xia),腐(fu)(fu)蝕加速,最終導致管束穿孔失(shi)效。

4 建議(yi)

A、嚴格控制材(cai)料(liao)的加工、熱處(chu)理(li)等工藝過(guo)程(cheng)，使材(cai)料(liao)理(li)化(hua)性能更(geng)高，或著(zhu)選用更(geng)好的材(cai)質。

B、增大循(xun)環水(shui)(shui)流速，改進(jin)水(shui)(shui)質,降低循(xun)環水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的鈣、鎂和氯離子(zi)濃度,以減少(shao)材料產生垢下腐蝕,，同時(shi)盡量降低水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)沉(chen)積物，降低冷(leng)卻水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的O2, Cl- 和SO42－等含量,從而(er)降低循(xun)環水(shui)(shui)管(guan)的腐蝕速率。

C、在水中(zhong)加入藥劑(ji)（如緩蝕(shi)劑(ji)、阻(zu)垢劑(ji)、殺菌劑(ji)等）,控(kong)制(zhi)水中(zhong)的(de)(de)微生物含量,在管束內外表面(mian)涂上防腐涂料等措施(shi)來(lai)降低冷卻水管的(de)(de)腐蝕(shi)破壞。

D、定期或(huo)者在檢修期間對管束(shu)進(jin)行(xing)物理（機械外力方式(shi)）、化學（酸(suan)、堿(jian)、絡合劑(ji)、表面活性劑(ji)、聚電解(jie)質(zhi)等）的清洗。