冷却器管束腐蚀、泄露原因与分析
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【摘要】分析了氧压机级间冷却器管束腐蚀泄漏的原因，得出生物黏泥是导致冷却器腐蚀、泄露的主要因素之一的结论，并提出避免腐蚀的措施。
【关键词】冷却器；腐蚀；泄露
引言
唐山中润煤化工有限公司（以下简称中润公司）甲醇分厂空分工段采用两套3TYS78+2TYS56型氧气压缩机成套装置，每套装置有5台列管式级间冷却器。冷却器管束材质为0Cr18Ni9，冷却器设计为管程走氧气，壳程为冷却循环水，上水压力为0.3MPa。氧压机级间冷却器所用循环水为管网末端，水质较差，运行一段时间后冷却器管壁上会沉积污垢，影响换热效果，经常需要对冷却器进行清洗。
1、冷却器腐蚀泄漏情况
中润公司甲醇分厂在2008年度设备大修中，委托唐山市化工研究所水处理清洗技术服务处对空分工段五台氧压机级间冷却器水程进行清洗。清洗过程中悬挂碳钢、不锈钢、铜标准试片，用以监测清洗造成的腐蚀速率。根据设备材质不锈钢冷却器酸洗采用10%氨基磺酸溶液作为酸清洗剂，并添加一定比例的缓蚀阻垢剂的溶液。清洗结束后，甲醇分厂有关人员对全部被清洗设备通水试漏试压，部分管束管壁呈现针状小孔，发现冷却器全部漏水，导致冷却器无法使用并全部报废。为确定冷却器泄露原因，中润公司与相关单位共同对冷却器泄露原因进行分析，以找到冷却器泄露的真正原因。
2、冷却器腐蚀穿孔原因分析
冷却器管束表面有大量点蚀麻坑，并有部分已穿孔，此种腐蚀现象被称为点蚀[1]。点蚀多发生于表面生成钝化膜的金属材料上（如不锈钢、铝等）或表面有阴极性镀层的金属上（如碳钢表面镀锡、铜和镍）[2]。
2.1判断清洗液能否引起冷却器点蚀
首先对管束材料做分析实验，以确定用于清洗冷却器的清洗液能否引起冷却器管束点蚀泄漏。实验过程如下：
取冷却器不锈钢管束4个样品，钢丝、铜丝各一段放入溶液2小时，再烘至恒重，称量。溶液为10%浓度氨基磺酸，溶液中加缓蚀阻垢剂（唐山化工研究所提供）。实验结果见表1和表2。
由表1和表2数据可以看出，钢丝、铜丝（紫铜）与不锈钢管束样品在该清洗液中的减重与不锈钢基本相同，说明钢丝、铜丝（紫铜）与不锈钢管束样品在此清洗液中具有同样的抗腐蚀能力。从表2的数据说明在此清洗液中，钢丝和铜丝的腐蚀速率和腐蚀总量均达到了国家化工行业标准《工业设备化学清洗质量标准》HG/T2387-2007。因此，可以得出结论，清洗液对冷却管束发生点蚀无影响。
2.2电化学腐蚀
点蚀发生在有特殊离子的介质中，即有氧化剂，（空气中的氧）和同时有活性阴离子存在的钝化液中[3]。金属材质与水中氧气作用而引起的电化学腐蚀，其反应如下：
这些反应，促使微电池中阳极区的金属不断溶解而被腐蚀。如表3所示，循环水PH值为7.84，显碱性，这会促进级间冷却器管束材质发生电化学腐蚀，这是冷却器泄漏的原因之一。
表3 中润公司循环水测试指标
2.3有害离子引起的腐蚀
2.4微生物腐蚀
微生物的滋生也会使金属发生腐蚀。这是由于微生物排出的黏液与无机垢和泥沙杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧茵（主要是硫酸盐还原茵）得以繁殖，当温度为25-30℃时，繁殖更快，它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起碳钢腐蚀[5]。
冷却器被拆开后，发现冷却器壳程（水程）内沉积大量的生物黏泥。中润公司的空分工段冷却器处在整个循环水系统的最远端，安装位置也相对处于低点，在此处，循环水的流速受到影响，流速降低，加之折流板的作用，使大量杂物与生物黏泥沉淀。而生物黏泥的形成是由于由于大量微生物分泌的黏液与水中的灰尘与杂物黏在一起，最终沉积、吸附在了冷却器管束的表面。正是由于这些生物黏泥的覆盖，使冷却器管束表面形成的氧浓差电池，最终形成了局部的化学与电化学腐蚀。从而可以得出一个冷却器管束点蚀形成链：微生物―生物黏泥―氧浓差电池―电化学腐蚀。
3、结论
冷却器管束点蚀的形成，由其所在环境、介质等条件关系密切，电化学腐蚀，有害离子腐蚀，微生物腐蚀是造成冷却器点蚀泄漏的主要原因。要防止冷却器管束的点蚀，冷却水系统的水处理是关键，要严格控制循环水的PH值、氯离子、微生物的生长与生物黏泥的生成、结垢。
参考文献
[1]黄小光，许金泉.点蚀演化及腐蚀疲劳裂纹成核的能量原理[J]. 2013（1）.
[2]周健，马党参，陈再枝. H13热作模具钢表面点蚀分析[J]. 2013（1）.
[3]张芹，朱元荣，黄志勇.化学/电化学腐蚀法快速制备超疏水金属铝[J]. 2009（11）.
[4]吕国诚，许淳淳，程海东. 304不锈钢应力腐蚀的临界氯离子浓度[J]. 2008（8）.
[5]林晶，闫永贵，陈光章.高锰铝青铜的微生物腐蚀行为研究[J]. 2007（3）