87碳鋼水冷器的防腐涂層作用、原理應用
一、序言
碳鋼冷換設備是石油化工企業中必不可少的重要設備之一。碳鋼冷換設備的腐蝕、結垢及由此引起的傳熱效率下降、管束穿孔泄漏等現象嚴重影響著企業的正常生產和效益。我廠是一個主要生產燃料油的煉油廠，有冷換設備168臺，其中水冷器72臺，換熱器96臺。我廠地處滄州鹽堿地區，地下水含鹽量高，水質較差，因此我廠每年因腐蝕、結垢需更新二十多臺管束，合計人民幣約70萬元。
二、碳鋼水冷器的防腐涂層的作用、原理
碳鋼水冷器的腐蝕、結垢一直是石化企業難以解決的問題。防止腐蝕的方法很多，如正確選材、合理設計、電化學保護、表面覆蓋層、改善使用環境條件、使用緩蝕劑及科學管理等。使用不銹鋼管束，造價太高，而且介質中的Cl－會破壞鈍化膜，使用效果也不好。采用電化學保護在煉油廠換熱設備上的應用技術不成熟。綜合保護效果與經濟效益，我們認為采用非金屬覆蓋層（涂料）的方法是可行的，因此立項并進行了工業試驗與應用。
非金屬覆蓋層（涂層）的防腐原理是使金屬設備與腐蝕介質隔離開來，它不僅能提高耐蝕性，而且能節省大量的貴重金屬和合金，涂層應滿足以下幾個要求：
（1）、涂層本身在介質中耐蝕。
（2）、結構緊密、完整無孔、不被介質透過。
（3）、與基體金屬有很強的粘結力。
（4）、均勻分布在整個保護面上，有一定的厚度。
（5）、對換熱器芯子而言，還要基本不影響傳熱效率及有阻垢性能。
1987年經調研得知******海洋局中海防腐技術開發公司研制的TH－847涂料有很強的耐煉廠腐蝕介質能力，結構致密無孔，附著力達一級，且基本不影響傳熱效率，有******阻垢性能可以滿我廠碳鋼水冷器的防腐、阻垢需要。1988年大力推廣，至1992年全廠常減壓、催化、氣分等主要生產裝置的72臺水冷器全部采用TH－847涂層防護，涂層面積約達20000m2。
三、我廠碳鋼冷換設備涂層防護使用情況
我廠碳鋼水冷器芯子全部送中海公司實驗基地施工，涂裝過程嚴格執行中石化總公司的《碳鋼水冷器防腐涂料技術暫行規定》和《碳鋼水冷器防腐涂層質量檢驗暫行規定》兩個標準。由于嚴把涂料生產與涂裝工藝質量關，水冷器芯子平均使用壽命由過去的兩年提高到四年以上，效果******，幾年來運行平穩。
碳鋼水冷器TH-847涂層防護與未加涂層防護使用情況作以下對比：
1、未加防護的水冷器芯子，使用一個生產周期后，管內壁腐蝕、結垢嚴重，垢層在3mm以上，經檢修，也只能再使用一周期。
碳鋼水冷器的腐蝕、結垢給生產、檢修帶來一系列困難，同時也影響企業經濟效益。
（1）、腐蝕導致穿孔泄漏，一臺管束只能使用兩周期（22個月），設備使用壽命較短。
（2）、腐蝕泄漏影響生產的穩定及產品質量。
（3）、結垢影響介質的冷卻效果，產品收率下降。
（4）、結垢嚴重時，因冷卻水不通而使介質不能冷卻下來，常有使用冷卻水噴淋冷卻器殼體冷卻的應急措施。不但造成殼體的腐蝕，也影響設備現場環境。結垢特別嚴重時，甚至影響生產的正常進行。
（5）、嚴重結垢給檢修帶來困難，人力通孔不但又臟又累，而且常常影響檢修進度、檢修質量。
2、使用TH-847涂層防護的水冷器芯子，使用一個生產周期后，涂層完好、無垢、無腐蝕、效果很好。
TH-847涂層防護帶來如下好處：
（1）、冷卻效果好，工藝操作平穩，提高了企業經濟效益。
（2）、管內壁結垢輕微，用6kg/cm2壓力的水即可沖洗掉。檢修省時省力，且檢修質量好。
（3）、延長了設備使用壽命。涂層防護的管束至少可使用四年以上。
以一臺Ф900冷卻器為例：管束價格為7000元／噸×4.7噸＝32900元，使用兩年，則每年均攤16450元。涂層防護費用85元／m2×240m2＝20400元，防護后按使用四年計算，年均13325元。兩相比較，涂一臺Ф900冷卻器平均每年為企業節省3135元，折合14元／m2年計算，我廠自1987年至1992年水冷器TH-847涂層防護面積達29080m2，一年可增直接效益280000元。
（4）、每年因采用此項技術節能在10％以上。
（5）、因減少停產搶修、縮短檢修時間、提高產品質量、提高產品收率等而取得的間接經濟效益也很可觀。
四、我廠碳鋼換熱管束油側的防護情況
近年來，原油品質逐漸變壞，加工過程中對設備腐蝕嚴重。1989年后我廠主要加工中原原油，硫含量達0.62％，鹽含量達248mgNace/g，酸值達0.35mgNaoH/g,品質不好。原油加工過程中鈣、鎂鹽水解生成的+Ice及硫化物分解生成的H2S在設備的初冷區溶于水便對設備產生HCl－H2S－H2O介質腐蝕。換熱器管束油側管壁是腐蝕***嚴重的部位之一，以往缺乏有效的防護手段，芯子平均使用壽命僅兩年左右,而且還因穿孔泄漏造成產品污染及影響生產穩定，多年來一直是石化企業急待解決的問題。
同碳鋼水冷器防護一樣，找到一種耐腐蝕的涂料是綜合效益***好的方法。以前石化企業中也曾用過一些耐油涂料，但由于高溫與強腐蝕介質，效果并不好。1990年我廠在常減壓裝置減頂冷卻器管束外側試驗性涂裝了中海公司（天津）的TH－901涂料。經一個生產周期（11個月）使用，1991年裝置檢修時觀察到，涂膜完整無鼓泡，光亮如初，起到了******的防腐效果。1990年至1992年，TH－901涂層面積達4700m2。
涂裝TH－90l涂料***大的好處是有效減緩了管束的腐蝕，延長了設備的使用壽命（由未防護的使用兩年延長到涂裝TH－901防護后的約四年），而且，減少了停產搶修，提高了檢修質量和進度，還為企業節約了可觀的資金。
以一臺Ф900管束為例：管束價格為7000元／噸×4.7噸＝32900元，使用兩年，則16450元／年。涂層防護費用100元/m2×240m2＝24000元，防護后按使用四年計算，則14225元／年。由此可看出，涂一臺Ф900換熱器芯子平均每年為企業節省2225元。折合9.3元/m2年計算，1990年至1992年共涂裝TH－901涂料4700m2，一年可增直接效益43710元。