第４３卷第ｌ２期 ２０１７年１２月 合成氨与尿素 Ａｍｍｏｎｉａ ａｎｄ Ｕｒｅａ 化工设计通讯 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 氨冷却器的腐蚀原因分析与改进措施 李红军 ，张 健 ，王 岩 （ｉ＿中国石油吉林石化公司有机合成厂，吉林吉林２．中国石油吉林石化公司数据中心，吉林吉林１３２０２２； １３２０２２） 摘要：根据现场实际以及实际生产经验，通过对循环冷却水的分析、腐蚀部位特点及金相分析得出氨冷却器腐蚀的主要 原因。换热管束内表面光洁度不够能够加快腐蚀与结垢，非金属类的杂质存在也能降低材料抗腐蚀的能力。 关键词：氨冷却器；腐蚀；分析；改进 中图分类号：ＴＱ０５１．５：ＴＱ０５０．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－－６４９０（２０１７）１２－０００２—０１ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃａｕｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ａｍｍｏｎｉａ Ｃｏｏｌｅｒ ｆ Ｈｏｎｇ－ｊｕｎ，ＺｈａｎｇＪｉａｎ，Ｗａｎｇ Ｙａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｕａｔｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｍｏｎｉａ ｃｏｏｌｅｒ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｔｕｂｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｉｆｓｈ ｉｓ ｎｏｔ ｅｎｏｕｇｈ ｔｏ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｃａｌｉｎｇ，ｎｏｎ－ｍｅｔａｌｌｉｃ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｃａｎ ａｌｓｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｍｍｏｎｉａ ｃｏｏｌｅｒ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ １氨冷却器介绍 氨制冷工艺是将氨作为冷媒，通过液氨气化、气氨压缩 冷凝的过程进行冷热交互，达到给物料制冷的目的。氨制冷 系统主要由液氨储罐、氨蒸发器、压缩机、油氨分离器、气 氨冷凝器等设备，以及连接这些设备的高低压管道、阀门，相 应的控制系统和调节阀组成。氨在制冷系统中发生状态变化， 起到制冷的效果。丁苯橡胶装置中有一冷冻岗位，主要负责 为橡胶装置聚合系统供应液氨，同时收集气氨，有压缩机１２台， 氨冷却器２２台 氨冷却器在制冷过程中的主要作用是将氨压 缩机的高压氨气冷凝为高压液氨。氨冷却器属于传导式水冷 凝器。换热器形式为固定管板式，规格为 １ ２００＂１２＂６６８２， 换热管为８７０根，规格为 ２５＊２．５＊６００７，壳体、管束、管板、 各部接管材质分别为Ｑ３４５Ｒ钢、２０＃钢、Ａ４钢、２０＃钢。氨 冷却器的管束与管板的连接方式为贴胀与焊接结合。 ２氨冷却器腐蚀原因分析 ２．１循环水水质分析 端部横纵截面取样，使用金相显微镜观察镜面光滑的表面， 能够发现聚集状态的非金属夹杂物以及球状氧化物，表面都 是凹凸不平，说明两个管束的金相组织是相同的。管束的表 面在使用前就不光洁，在不均匀的表面情况下，就更容易发 生垢层的沉积，进而产生电化学腐蚀。 ２，４氨冷却器腐蚀的其他原因 ２．４．１氨腐蚀 氨冷凝器的作用就是将压缩机出口高温的气氨冷凝到液 态，如果入口温度较高会对管束有较严重的腐蚀。如果循环 水中有泄漏入的氨，就会加快腐蚀的进程，最终造成管束腐 蚀穿孔。 ２．４．２冲刷腐蚀 压缩机出口气氨处于高温、高压状态，流速较快直接冲 刷管束。气氨在冷凝过程中，循环水在管束前段缝隙处剧烈 蒸发，容易发生管柬减薄，进而引起泄漏。 ２．４．３应力腐蚀 氨冷却器的循环水为工厂供应，冷却系统为凉水塔，用 换热器在制备过程中管板与管束结合处，采用贴胀后焊 泵输送至冷却器。循环水属于敞开式冷却水循环系统，从循 接方式处理。残余应力会在胀管处存在，同时焊接残余应力 也存在。气氨和循环水的温差较大，通常气氨温度在９０＊Ｃ左右， 环水上水取样分析，水样符合ＧＢ／Ｔ５０１２－－２０１４中的要求。 ２．２沉积物的分析 而循环水温度一般在２０￣３０＂Ｃ（受季节影响）。管束、管板材 冷却循环水在运转循环的过程中，冷却器表面的沉积物 质不同，热膨胀系数不同，较大的温差应力造成管束薄弱处 包括水垢和污垢两大类，其中污垢还包括淤泥、腐蚀产物、 发生破裂和腐蚀。 锈蚀物等。 ３氨冷却器改造措施与效果 ２．３冷却器传热管束的检验分析 防止垢下腐蚀和局部腐蚀是防止氨冷凝器泄漏的关键。 ２．３．１管束管材的化学分析 主要的防护措施有：一是进行冷却水水质处理，混凝、澄清、 使用化学分析方法，对换热管进行检测分析（同批号未 过滤、软化、除盐、除铁等，为了减弱Ｃｌ＿腐蚀，采取降低循 使用过），分别在中部以及端部（６ｍ长处），主要化学成本基 环水中ｃｌ‘浓度的方法；给循环水系统配备旁滤系统。二是提 本相同，符合国标ＧＢ８１６３－－８７的规定。 高循环水的流速，或者加装扰流构件，减少循环水侧的结垢。 ２．３．２宏观观察 三是管束的选用，在资金允许的条件下，尽量选用表面光洁度 对发生泄漏的氨冷凝器进行拆检，把冷凝器的循环水管线 高、耐腐蚀的材质；加强换热器投用前的清洁工作，将污垢 和封头拆除。检查封头内与循环水接触的部分，其表面有一 和氧化物从表面清理掉。四是消除管板和管束间的胀接应力， 层垢层呈淡黄色。通过观察可以发现管板表面有轻微的均匀 将加工方式由贴胀加焊接改为强度焊：入口加防冲板，避免 腐蚀现象。观察管束内表面，可以发现垢层，并且厚度不均匀。 气体直接冲刷列管。五是提高材料力学性能，降低腐蚀，管 观察泄漏管束外表面，在中部和两端都有腐蚀的小孔，呈现 板、壳体、管束材质分别由原来的２０＃钢、２０＃钢和Ａ４钢制造，随机分布。将管内的垢层清理后，检查内表面的形态，坑洼 升级为１６ＭｒｔＲ钢、Ｑ３４５Ｒ钢、２０＃钢。 通过改造，氨冷凝器的运行效果较好，检修次数大为减少。 不平的现象出现在管柬内表面，坑洞的深浅、大小随机呈现， 在垢层下有孔洞穿壁而过。 换热效果显著提高，改造后液氨出口温度比原来降低了 ６℃。 对泄漏的管束和同批号未使用过的管束，使用金相显微 氨换热器使用寿命大幅度延长，降低了检修费用，创造了较 分析及扫描电镜分析进行对比分析。通过对两个管束中部及 好的经济效益。 收稿日期：２０１７－１０－２３ 作者简介：李红军（１９７９一），男，吉林吉林人，工程师，主要从事 化工生产管理工作。 ・参考文献 ［１］严国泰．氨制冷系统压力容器常见腐蚀及对策【Ｍ】．北京：化学工 业出版社，２００５． ２・
