(缝隙)中的扩散速度明显低于在水中的扩散速度,因此同样也能够形成氧浓差电池(缝隙腐蚀电池),氧浓度高的部位(如换热管自由外表面)是阴极,氧浓度低的部位(如换热管与折流板结合部间隙外表面)是阳极,造成换热管与折流板结合部间隙外表面发生严重的局部腐蚀,同样会造成换热管发生早期穿孔失效(发生泄漏)。
(2)水质中有机物含量过高(无论是下降管还是排污管,COD均超过1000mg/L),在换热管的附近会产生局部汽化,水中的有害物质就会析出而沉积结垢。这种垢物的主要成分是有机油泥、盐、其他杂质的混和物,不容于冷、热水,靠自身循环也不易被冲刷下来,这样就极易发生各种形式的电化学腐蚀,再加上工艺水pH值呈弱碱性,且水温较高,更使得腐蚀加剧。同时,如果引起COD升高的物质能够增大水的含盐量或提高电导率,那么也会对腐蚀过程产生加速作用。
(3)水质测试中总铁含量过高,随着腐蚀过程的进行,大量的铁溶解进入水中,在溶解氧的存在下,亚铁离子可被氧化为三价铁离子。在腐蚀过程中,三价铁离子同样也是碳钢腐蚀的去极化剂,能够通过如下阴极过程加速腐蚀:
Fe3+ + e → Fe2+
(4)水质中Cl-含量过高。虽然换热器换热管表面可以产生以铁的氧化物为主要成分的钝化保护膜,可以延缓和防止腐蚀的发生。而Cl-可以穿透这些保护膜,直接与换热管金属材料发生反应,极易形成点蚀。
3 延寿措施
根据以上对稀释蒸汽发生器失效机理的分析,在工艺操作、生产管理、设备制造及检修等方面采取了措施,提高了设备的安全性能及使用寿命。 3.1 工艺操作
(1)严格控制工艺水中的含氧量、氯离子、铁离子等有害离子的含量及pH值,向工艺水中注入阻垢剂和破乳剂,达到抑制结垢的目的;通过向设备中投加一定浓度的缓蚀剂以有效减缓腐蚀,缓蚀剂可以在金属表面形成一层保护膜,将介质与设备“隔开”从而达到减缓腐蚀的目的。
(2)保证汽包内液面的高度,以保证降液管内无气泡。做好降液管的保温,保证进液状态为饱和水。
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(3)控制好稀释蒸汽汽包工艺水的排污量,防止有害物质积累。尽管工艺水排污会增加装置能耗与排污费用,但合理工艺水排污量是必须的,一般连续排污量不应低于工艺水总量的7%。
(4) 控制好汽油干点,避免过多重组分进人急冷水塔,同时控制好急冷水塔釜温以及油、水侧液位,以防止急冷水乳化而导致的工艺水含油量超标,必要时可补入新鲜水置换含油水。
(5)适当加大工艺水汽提塔再沸器低压蒸汽量,以提高塔顶温度,改善汽提比,保证进入稀释蒸汽发生系统的工艺水含油量在允许的指标内。
(6)将工艺水系统内补水改为经除氧、脱盐处理过的低压锅炉给水,以减少各类型电化学腐蚀的可能性。 3.2 生产管理
(l)为保证工艺水质,必须对稀释蒸汽发生器工艺水侧导淋和稀释蒸汽汽包间断排污定期进行排放。注意排污水的颜色,若变深则说明有可能腐蚀,甚至内漏。 (2)加强腐蚀监测,进行腐蚀状态安全评定。每月对工艺水系统进行取样,分析介质中H2S、Cl-、Fe2+和Fe3+含量,监测腐蚀状况,及时调整操作,控制水质指标。
(3) 定期检查工艺水聚结器(波尔过滤器)的聚结效果,尽量减少工艺水的带油量,必要时更换滤芯,以保证工艺水的水质。
(4) 增加稀释蒸汽发生器水力清焦的频率,在提高换热器传热效率的同时及时发现结垢腐蚀状况。 3.3 设备制造及检修
(1)设备制造过程中管板及折流板钻孔时的偏差均按最高等级的要求,以减小管子与管板及折流板孔间的间隙。
(2)检修时注意观察列管表面是否有缺陷,如坑、凹缺、变形等,若有严重的缺陷,即使是水压试验合格,也要纠正这些缺陷后(如补焊、更换)才能重新投用。 (3)检修过程中,对切出停用的换热器要采取氮气保护,保证其管束表面充分干燥,并防止空气进人而发生腐蚀。
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4 结论
(1)通过对宏观和微观腐蚀形态、微观组织和力学性能、电化学性能以及水质等方面进行分析,对稀释蒸汽发生器的失效机理进行了研究,结果表明该稀释蒸汽发生器失效的主要原因是水中的溶解氧与铁发生氧的去极化腐蚀反应造成的,水质中有机物、总铁以及Cl-含量过高,在发生氧腐蚀的同时,加速了腐蚀过程的进行。
(2)控制稀释蒸汽发生器管束腐蚀最根本方法是改善工艺水水质,消除工艺水中重烃类物质对换热器管束结垢的可能,同时有效地除氧同样对于改善系统内工艺水环境至关重要。
(3)在失效机理分析基础上,从工艺操作、生产管理及检修等方面采取了有效措施,稀释蒸汽发生器运行四年多来状况良好,取得了可观的经济效益和社会效益。
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