中國石油吉林石化分公司 乙烯廠高密度聚乙烯車間 （吉林 吉林 132022）

摘 要 質(zhì)量管理作為換熱器穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性保證，通過對(duì)吉林石化公司高密度聚乙烯裝置己烷蒸發(fā)器管板泄漏的分析，采用福世藍(lán)高分子復(fù)合材料EE-101進(jìn)行防腐。該措施收到了立竿見影的效果，使己烷蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)了長周期運(yùn)行，為裝置平穩(wěn)生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 質(zhì)量管理;高分子復(fù)合材料；換熱器; 防腐

Abstract Quality management is the reliable guarantee of stable operation of heat exchanger. Based on the analysis of leakage of hex?ane evaporator tube sheet in high density polyethylene unit of Jilin Petrochemical Company, 1st Line EE-101 coaing is mainly used for corrosion protection applications. This measure has achieved rapid results. The long-term operation of the hexane evaporator has laid a solid foun? dation for the stable production of the unit.

Key words quality management; polymer composite material; heat exchanger; anticorrosion

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中國石油吉林石化分公司高密度聚乙烯車間己烷蒸發(fā)器E3102A/B 屬于固定管板式換熱器，殼程工作介質(zhì)是中壓蒸汽，設(shè)計(jì)壓力1.2 MPa，工作壓力0.295 MPa，最高工作溫度158.5℃；管程工作介質(zhì)是母液，設(shè)計(jì)壓力1.2 MPa，最高工作壓力0.85 MPa，最高工作溫度160℃。由于E3102A管束腐蝕嚴(yán)重，于2008年11月和2011年10月短停更換管束。為保證生產(chǎn)，于2012年12月增加備用換熱器E3102B。

1 現(xiàn)有蒸發(fā)器E3102A/B 腐蝕分析

1.1 蒸發(fā)器E3102A/B 腐蝕統(tǒng)計(jì)

E3102A 第一次更換管束前檢修堵漏3次，上下管板均有泄漏（圖1），管束運(yùn)行時(shí)間為2年。第二次更換管束前檢修堵漏4次，上管板3次，下管板1次，管束運(yùn)行時(shí)間為3年。現(xiàn)有管束運(yùn)行時(shí)間為8年，堵漏7次，下管板堵漏2次，上管板堵漏5次。

E3102B換熱器投用時(shí)間6年，累積運(yùn)行時(shí)間不足3年，管束堵漏1次，為管子出現(xiàn)漏點(diǎn)，管板未出現(xiàn)漏點(diǎn)。

1.2 蒸發(fā)器E3102A/B 腐蝕原因分析

根據(jù)漏點(diǎn)出現(xiàn)的位置和情況進(jìn)行分析,認(rèn)為出現(xiàn)腐蝕泄漏的原因有幾個(gè)方面[1-2]：

1）鐵在空氣中吸氧腐蝕，在含有氯鹽的條件下形成原電池，加速鐵腐蝕，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化價(jià)升高，原電池反應(yīng)為：

負(fù) ?極：Fe→Fe2++2e

正 ?極：2H2O+2e→H2↑+2OH-

反應(yīng)式為: Fe+2H2O→Fe（OH）2+H2↑

2）蒸汽沖刷腐蝕。根據(jù)以往出現(xiàn)泄漏的情況分析，換熱器殼程壓力低的情況下，管板出現(xiàn)泄漏的幾率較低，殼程走中壓蒸汽，上管板距離蒸汽入口較近，易產(chǎn)生沖刷腐蝕。換熱器管束存在溫差應(yīng)力，造成管板與換熱管連接處出現(xiàn)泄漏。

3）垢下腐蝕。懸浮于母液中的聚乙烯蠟在換熱器管束上，形成污垢沉積物，形成垢下腐蝕。管板面雖刷環(huán)氧富鋅漆進(jìn)行陰極保護(hù)防腐，但是母液對(duì)管板面防腐漆的沖刷嚴(yán)重，未能較好地起到防腐作用。管板的垢下腐蝕由于其本身的電化學(xué)腐蝕存在自催化作用，加速了管板的腐蝕，使管板局部金屬減薄，腐蝕穿透管板焊口，造成管面泄漏。

4）制造缺陷。換熱器加工制造過程中，管束焊接時(shí)存在加工缺陷，個(gè)別換熱管存有應(yīng)力，或換熱管外壁與管板孔內(nèi)壁之間的縫隙較大。

5）流速腐蝕。換熱器管程堵塞后，換熱器熱負(fù)荷和傳熱差，使傳熱熱阻增加，進(jìn)而使總傳熱系數(shù)減小，增加傳熱面積來彌補(bǔ)堵塞熱阻增大導(dǎo)致的總傳熱系數(shù)減小。

管程結(jié)垢使表面粗糙度增加，內(nèi)徑減小，流速增加，換熱器管程流速控制應(yīng)不大于2 m/s，換熱器在進(jìn)料過程中流速過大，腐蝕加快。

2 傳統(tǒng)換熱器防腐措施分析

換熱設(shè)備的管板與管束脹、焊接位置在長期使用過程中，由于介質(zhì)原因極易導(dǎo)致管板表面產(chǎn)生腐蝕，而且脹、焊接位置缺陷更易造成腐蝕滲漏[4]，傳統(tǒng)工藝無法快速有效解決。

1）在管板上焊接防腐鎂塊，焊接完成后未起到防腐效果。

2）新制作換熱器管束管板面采用堆焊321材質(zhì)耐腐層，并在蒸汽增加L型緩沖擋板。由于制作成本高，制作后在高溫情況下很難達(dá)到理想效果。

3）在管板面上刷涂聚合物陶瓷涂層形成固化形態(tài)保護(hù)涂層，利用防護(hù)涂層提高管板的耐腐性和抗沖刷性能，避免管板腐蝕穿孔，陶瓷涂層在含有氯離子的溶液中脫落[5]。

4）制作換熱器過程中，管束加裝膨脹節(jié)消除應(yīng)力，同時(shí)加強(qiáng)換熱管與管板內(nèi)壁的貼漲。采取強(qiáng)度漲與強(qiáng)度焊的焊接方式（國外焊接標(biāo)準(zhǔn)），降低換熱管外壁與管板孔之間縫隙，防止間隙腐蝕，造成焊肉腐蝕，降低焊接應(yīng)力出現(xiàn)。

5）全面檢查換熱器的運(yùn)行情況，并對(duì)管板與管子焊接處進(jìn)行著色檢驗(yàn)，檢查隔板和折流板的腐蝕情況，利用檢修期間對(duì)換熱器泄漏起到預(yù)防作用。

3 蒸發(fā)器E3102A/B 腐蝕應(yīng)對(duì)措施

3.1 高分子復(fù)合樹脂浸泡實(shí)驗(yàn)

1）樣品滿足氯離子溶劑中不脫落。高分子復(fù)合樹脂（型號(hào)為EE-101）進(jìn)行多次20%鹽酸浸泡10天后涂層沒有脫落，同時(shí)采用對(duì)鹽酸加熱的方式，模擬實(shí)際工況溫度，樹脂依舊未出現(xiàn)脫落跡象[6]。

2）樣品在模擬工況中對(duì)物料不產(chǎn)生污染。對(duì)樣品進(jìn)行精制己烷多次常溫浸泡后分析，己烷分析結(jié)果：紫外析出0.02，低于合格指標(biāo)0.15；總雜質(zhì)0.05 mol/L，低于合格指標(biāo)1.0 mol/L。又對(duì)浸泡樣品己烷進(jìn)行模擬工況升溫分析，己烷分析結(jié)果：紫外析出0.03，低于合格指標(biāo)0.15；總雜質(zhì)0.06 mol/L，低于合格指標(biāo)1.0 mol/L。樣品需滿足現(xiàn)場(chǎng)工況條件。

3.2 蒸發(fā)器管板面防腐修復(fù)工藝

1）準(zhǔn)備工作：換熱器置換拆卸，保證施工安全，留出可操作空間。

2）打壓試驗(yàn)：進(jìn)行打壓試驗(yàn)確定滲漏位置，并進(jìn)行標(biāo)記。

3）表面處理：表面噴砂處理，將表面附著物清理干凈，露出金屬原色。

4）清潔表面：用壓縮空氣（無水無雜質(zhì)）將灰塵吹干，立即噴刷防腐劑預(yù)處理，防止銹蝕。

5）調(diào)和材料：嚴(yán)格按照比例調(diào)和高分子修復(fù)材料福世藍(lán)EE-101，直至無色差。

6）涂抹材料：將調(diào)和好的高分子材料薄薄涂抹于管板表面滲漏位置，均勻涂抹至整個(gè)表面，保證涂抹一定厚度。

7）加熱固化：碘鎢燈加熱固化或自然固化24h，固化后確保無滲漏現(xiàn)象。

8）表面處理：使用砂帶對(duì)材料表面釉質(zhì)進(jìn)行打磨，使表面粗糙。

9）調(diào)和涂抹材料：使用無水乙醇擦拭后，調(diào)和并涂抹高分子復(fù)合材料EE-101，管束內(nèi)壁做適當(dāng)延伸。

10）材料固化：碘鎢燈加熱固化或自然固化24 h，固化后確保無滲漏現(xiàn)象。

11）厚度及電火花檢測(cè)：使用電火花和厚度檢測(cè)儀，確保材料完全包覆住管板表面[7]。

4 措施應(yīng)用效果

通過采取的優(yōu)化措施,收到了立竿見影的效果。防腐涂層有較強(qiáng)的耐腐蝕能力，與工藝介質(zhì)不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，具有極強(qiáng)的防滲性能，與管板面有較強(qiáng)的吸附力。

福世藍(lán)高分子防腐涂層的應(yīng)用，延長了己烷蒸發(fā)器E3102A/B的使用周期，避免換熱器管束腐蝕泄漏，導(dǎo)致整個(gè)裝置精制己烷中水含量嚴(yán)重超標(biāo)，造成反應(yīng)波動(dòng)，甚至造成裝置停車。換熱器管板面防腐的完成將會(huì)在后續(xù)的投用過程中解決換熱器的腐蝕問題，使換熱器管束的使用壽命提高到原來的1~2倍，提高換熱器運(yùn)行時(shí)的安全系數(shù)。

5 結(jié)束語

換熱器防腐過程看似比較簡單，但卻能夠較好地起到防腐作用，保證換熱器長周期穩(wěn)定地運(yùn)行。必須了解換熱器腐蝕的原因，認(rèn)真分析防腐機(jī)理，這樣既能起到防腐作用，又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。高分子復(fù)合材料防腐應(yīng)用是高密度聚乙烯裝置己烷蒸發(fā)器防腐攻關(guān)的成功案例，為以后同類裝置換熱器防腐提供了參考，具有一定的推廣意義。

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參考文獻(xiàn)：

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