空冷器防腐技术有哪些

石化空冷器在石油化工生产中发挥着至关重要的作用，应用数量较多，约占设备总量的三分之一以上。在空冷器的运行过程中，不仅需要实现热量的传导，而且还会受到流体的冲刷与腐蚀作用，油品在高温和高压的条件下，会发生加氢、裂解等反应，产生含硫、含氯、含氨等腐蚀性介质（如炼化装置的塔顶油气、催化裂化烟气等），空冷器处于高温、高湿、粉尘多的复杂环境，腐蚀问题尤为突出（如翅片锈蚀、管束穿孔、管箱泄漏等），伴随着热量传输、冲刷以及结垢等影响，所以做好空冷器防腐蚀工作对于保证其正常运行有着重要的意义，其防腐技术需结合介质特性、温度条件和设备结构，采用针对性方案。

一、应用新材料

现阶段，石化用空气冷却器的材质大部分为碳钢或者低合金钢，只有少数设备采用不锈钢材质。但随石化生产的发展，设备中的介质含硫量逐渐增加，其腐蚀性作用不断增强，对空冷器的本体材质产生了较为不利的影响。为了避免介质对空气冷却器设备本体产生严重的损坏，可以采取新材料制作空冷器。

抗氢诱导裂纹材料：在材料生产中控制硫元素与磷元素处于一个相对较低的水平，磷元素含量不大于1.5%，硫元素含量不大于4‰，使钢材的抗腐蚀能力得到有效的提高，还可以在钢材中增加一些含量极小的微量元素。

超级不锈钢：应用抗腐蚀性超级不锈钢为904L，这种材质可以很好地抵御点蚀的影响以及晶间腐蚀、裂缝腐蚀，对于普通的腐蚀具有极强的抵御。

双相不锈钢：双相不锈钢(Duplex Stainless Steel)通常在应力较低的条件下具有极好的抗腐蚀能力，可以抵御氯化合物的应力腐蚀，抵御孔蚀的作用也极佳，适合常减压装置、加氢裂化装置的空冷器。  

镍基合金：石化空冷器所用材质中的镍基合金常用的就是incoloy825，这种材料的性能极好，材料的强度较高，机械性能极好，耐高温（可达400℃以上）和强腐蚀性，适合催化裂化装置的高温烟气冷却，可抵抗硫化物、氮氧化物的侵蚀。

钛材（Gr2、Gr12）：在含氯、含硫环境中耐蚀性极强，尤其适合处理含海水冷却介质或酸性气（如硫化氢）的空冷器，但成本较高，多用于高价值装置。  

管箱与封头材质： 对碳钢封头内壁衬聚四氟乙烯（PTFE） 或玻璃鳞片胶泥，耐温达150-200℃，可抵御含酸、含硫介质的腐蚀，成本低于全合金材质。玻璃钢（FRP）用于非高温（≤120℃）、强腐蚀性管箱，如酸性水装置的空冷器，耐酸碱性能优异且重量轻。  

二、表面防护技术

在空冷器的运行过程中，传统生产中使用的反应设备会发生一些化学反应，这些物质通常以气态的形式存在，当反应设备内部温度或者压力改变到确定的数值以后，便会转化为液态物质，进而表现出极强的腐蚀性作用。为了防止缓和这种现象，我们可以在空冷器设备的表面上涂刷具有加强防腐蚀作用的涂料或者其他涂层涂覆技术，避免设备出现严重的腐蚀。

1、涂层涂料

常用的涂料有TH-901、TW99涂料等，空冷器采用有机材料做涂层的工艺为首先酸洗，然后进行中和反应、磷化、进而烘干、涂刷底漆、二次烘干，最后涂刷面漆、烘烤。TH-901涂料需要底漆和面漆的厚度层数要大于6层，总厚度数值在200±50μm，而TW99涂料只需四遍面漆，使用防腐涂料防腐相对于采用高耐腐蚀材料制作资金投入量较低，所以在空气冷却器的防腐领域应用较为广泛，在介质温度较低的轻油气冷却中是效果比较好，经济性比较好的防腐处理措施。采用涂层进行涂覆以后，空气冷却器通常可以极好的阻隔污垢，抵御腐蚀作用的能力强，附着力较大。具有稳定的传热效果，应用防腐涂层以后，空气冷却器的使用寿命得到了显著地提高。传热性能的稳定程度更高。

2、化学镀镍磷镀

石化空气冷却器镍磷镀技术与其他防腐涂层技术相比較，具有明显的优势，主要在于第一，具有极好的耐温性能，运行温度约为380℃，可以长期在240℃的条件下正常运行。第二，镀层的硬度数值较高，抵御冲刷以及磨损的能力较强。第三，传热性能以及抵御结垢的能力强；第四，防腐蚀性能良好，对含有硫离子以及氯离子的溶液具有很好的抗腐蚀能力。

3、渗铝处理

碳钢管束表面通过热浸渗铝形成Fe-Al合金层，耐硫腐蚀和高温氧化性能优异（耐温达600℃），成本低于不锈钢，广泛用于加氢装置空冷器。  

三、结构优化与工艺改进

1、设备结构优化 

翅片设计：采用锯齿形翅片替代光滑翅片，减少介质滞留；翅片间距增大至3-5mm（常规为2mm），便于清洗和减少粉尘堆积，降低垢下腐蚀。  

管箱排水结构：在管箱底部设置倾斜坡度（≥5°） 和低位排水口，及时排出冷凝液（含硫、氨的冷凝液易形成酸性/碱性积液），避免长期浸泡导致腐蚀。  

防涡流挡板：在管束入口处加装挡板，减少介质冲刷导致的“湍流腐蚀”（尤其对高流速含砂介质，如原油换热空冷器）。  

2、 制造过程中的防腐蚀控制

空气冷却器制造过程中，做好焊接质量控制，焊缝组织状态受到焊接方案的影响，焊缝组织形态不同，对介质所发挥的防腐蚀作用也有所不同，在制造过程中应该合理选取适合的焊接参数，焊接参数的选择应该按照焊接工艺评定的标准执行，保证焊缝质量，焊接之前做好清理工作，合理预热，保证层间温度的合理性，进行必要的焊缝热处理。无论设备材质为普通碳钢、还是不锈钢、铬钼钢，如果焊接操作不合理，参数调整的不正确，都有可能由于焊接应力而导致设备受到腐蚀性损坏。所以，在焊接之后，需要进行必要的焊后热处理以消除焊接应力。

四、电化学保护

针对碳钢部件在电解质环境（如冷凝液、雨水）中的电化学腐蚀，通过阴极保护减缓腐蚀速率。  

牺牲阳极保护：在管箱内部、管束支撑件等碳钢部位，悬挂锌合金阳极（如Zn-Al-Cd合金），阳极优先溶解释放电子，使碳钢处于阴极极化状态，适用于低温（≤60℃）、非强氧化性介质环境（如柴油空冷器）。  

外加电流阴极保护：对大型空冷器管束，采用恒电位仪施加阴极电流，使管束表面电位控制在-850mV~-1050mV（相对于饱和铜/硫酸铜参比电极），适合高硫、高湿环境（如延迟焦化装置空冷器），需配合绝缘措施（如管箱与管束间加绝缘垫片）避免电流流失。  

综上所述，做好空气冷却器的防腐蚀工作，对于保证设备的正常运转，延长使用寿命有着积极的意义。制造厂需要从设备的材质选择、表面处理以及生产制造等多个环节，进行防腐蚀处理，使设备具有较强的抗腐蚀能力。