F-T合成装置合成油气-脱盐水换热器腐蚀分析.docx

图1

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第9期73

F-T合成装置合成油气-脱盐水换热器腐蚀分析

陈国良,赵盈国,沈建民,王庆2

(1.宁波市特种设备检验研究院，浙江宁波315100)(2.北方导航控制技术股份有限公司，北京100176)

[摘要]某化工厂F-T合成装置合成油气-脱盐水换热器多次出现壳体底部严重腐蚀，本文针对此情况分析了腐蚀成因，提出了从根本上减少此类腐蚀发生的措施。

[关键词]F-T合成装置；换热器；合成油气；冷凝液；腐蚀；分析

某化工厂F-T合成装置合成油气—脱盐水换热器壳程筒体靠近管箱部位下部接管处出现泄漏。此台压力容器全面检验后仅用一年时间，且同类设备也发生过类似腐蚀泄漏情况。为此对此台压力容器分析其腐蚀原因，以便推广到同类设备，为设备材料的选用和日常维护和检验提供参考。该换热器运行参数见表1。

表1合成油气一脱盐水换热器运行参数

最高工作压力[

最高工作温度

工作介质

主体材质

壳程

壳程

壳程

壳程

(4.0MPa)/

(180℃)/

(合成油气)/

(16MnR)/

管程(0.6MPa)

管程(60℃)

管程(脱盐水)

管程(16MnR)

1宏观观察

对腐蚀泄漏部位进行切割，观察内表面腐蚀形态，如图1,发现腐蚀呈溃疡沟槽状，主要发生在壳体法兰面焊接接头热影响区部位，焊接接头未发现明显腐蚀，且腐蚀沟槽开始于法兰面环焊缝下半部分，冷凝液流到设备底部后在底部积

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聚，并延伸到设备底部，距离法兰面环焊缝约30cm处。

2腐蚀成因分析

2.1腐蚀机理

金属的腐蚀机理有多种，其中电化学腐蚀是最广泛的一种。当金属置放在水溶液中或潮湿的大气中时，金属表面形成一种微电池，也称腐蚀电池(其电极习惯称为阴极、阳极)。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因是金属表面吸附了水分，形成一层水膜，因而使空气中CO?,SO?,NO?等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属总是不纯的，如工业用钢铁，实际上是合金、渗碳体(Fe?C)及其它金属和杂质，它们大多不及铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极是铁，阴极是杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。

合成油气—脱盐水换热器壳程为合成油气，合成油气中的化学成分主要为CO,H,轻油 (液)和水(液),温度为180℃;管程为脱盐水，温度为60℃。由于靠近管箱侧法兰面处温度低于露点，容易造成合成油气的气体局部过冷，形成含有二氧化碳、有机酸、水等的酸性冷凝液，造成冷却器的电化学腐蚀，在腐蚀过程中，16MnR充当了腐蚀电池的阳极。

方程式如下：

作者简介：陈国良(1979-),男，黑龙江人，本科，工程师。在宁波市特种设备检验研究院任检验师。

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石油和化工设备

-74-腐蚀防护2013年第16卷

2.4腐蚀过程分析合成油气为F—T

2.4腐蚀过程分析

合成油气为F—T合成的主产物，在反应过程中还有一系列伴随反应，生成部分副产物，如CO?,同时含有少量有机酸，如丙酸、丁酸等，由于管程温度低，在法兰面容易造成合成油气中的气体局部过冷，使此处温度低于露点，形成含有CO?、有机酸、H?O等酸性冷凝液。合成油气中的CO?含量越高，压力越大，冷凝液中的CO?溶解度越大，冷凝液的腐蚀性越强。

强腐蚀性的冷凝液顺着壳体侧的法兰面向下流到冷却器壳体底部，冷凝液在筒体下半部停留时间比上部长，因此下半部比上半部腐蚀严重，造成下半部法兰面附近出现一条腐蚀严重的腐蚀槽，在冷凝液流到壳程底部后，由于没有及时清除掉腐蚀性极强的冷凝液体，积聚下来的腐蚀液体对壳程底部造成腐蚀，造成铁离子浓度增加，在一定条件下生成含铁的复合型氧化物，增加了腐蚀速率，最终导致接管附近出现泄漏。如图3所示。

2Fe+O?+2H?O=2Fe(OH)?2H?+2e?→H?

碳钢作为腐蚀电池的阳极，在酸性冷凝液腐蚀环境中极易发生吸氧腐蚀，造成筒体局部腐蚀减薄，