复合空冷腐蚀泄漏原因分析及预防策略

摘要

某炼化一体化项目在海边盐雾大气环境下，复合空冷器管束及其附属构架等设备遭受严重外腐蚀，空冷管束外腐蚀泄漏频发，极大地威胁装置长周期安全运行。本文深入剖析复合空冷管束腐蚀泄漏原因，包括环境因素中的盐雾、湿度与温度，介质因素里的腐蚀性介质及杂质，以及设备自身因素如材质与制造缺陷、结构设计不合理等。针对这些原因，提出材料升级与优化、化学防护手段、设备维护与管理等预防措施。通过这些研究，旨在提高设备可靠性，减少腐蚀泄漏，保障装置安全平稳运行。

关键词：复合空冷；腐蚀泄漏；原因分析；预防策略

一、引言

某炼化一体化项目的炼油区，是整个炼化生产的关键环节。其配备的 457 台复合空冷设备，承担着冷却工艺介质、保障生产流程正常运行的重要职责。然而，自开工不到两年，这些复合空冷设备均出现不同程度的腐蚀情况，仅在 2023 年度就发生了 16 台次空冷管束泄漏。空冷管束的腐蚀泄漏不仅会导致生产中断，造成巨大的经济损失，还可能引发安全事故，对人员和环境构成威胁。因此，深入研究复合空冷腐蚀泄漏的原因并提出有效的预防策略，对保障该炼化一体化项目的安全稳定运行具有至关重要的现实意义。

二、空冷管束热浸锌工艺缺陷对复合空冷腐蚀的影响

（一）镀锌层孔隙与局部缺陷

热浸锌工艺中，若操作不当或工艺参数控制不佳，镀锌层易出现孔隙与局部缺陷。这些微小的孔隙和缺陷如同腐蚀的“突破口”，在复合空冷环境下，空气中的水汽、氧气等腐蚀性介质能够轻易通过这些孔隙到达基材表面。在水汽和氧气的共同作用下，基材表面开始发生电化学反应，形成微小的腐蚀电池，加速了基材的腐蚀进程。

（二）沿海盐雾环境中氯离子的腐蚀作用

在沿海地区，盐雾环境中氯离子（Cl⁻）浓度较高（>200mg/m³）。当镀锌层存在孔隙时，氯离子会顺着孔隙渗入到基材表面。氯离子具有很强的活性，它会与基材中的铁（Fe）发生一系列化学反应。首先，氯离子与铁反应形成氯化亚铁（FeCl₂），其化学反应式为：Fe+2Cl⁻→FeCl₂。随后，氯化亚铁发生水解循环，FeCl₂在水（H₂O）的作用下，水解生成氢氧化亚铁（Fe(OH)₂），并释放出氢离子（H⁺）和氯离子，即Fe²⁺+2Cl⁻+H₂O→Fe(OH)₂+2H⁺+2Cl⁻。随着水解反应的不断进行，局部区域的氢离子浓度不断增加，导致局部环境酸化，pH值可降至4以下。在酸性环境下，金属的腐蚀速度会显著加快，进一步加剧了复合空冷管束的腐蚀。

（三）基材预处理不达标

基材预处理是热浸锌工艺的关键环节。若预处理不达标，如表面的油污、铁锈等杂质未彻底清除，会严重影响镀锌层与基材的结合力。一方面，残留的油污会阻碍锌液与基材的充分接触，使得镀锌层在这些部位无法完整附着，形成薄弱点。另一方面，铁锈的存在会在镀锌层与基材之间形成隔离层，降低了镀锌层对基材的保护作用。在复合空冷环境中，这些预处理不达标的部位容易率先发生腐蚀，然后逐渐向周围扩展，导致整个空冷管束的腐蚀加剧。

三、复合空冷腐蚀泄漏原因分析

（一）环境因素

该项目地处海滨，空气中弥漫着丰富的盐雾颗粒。这些颗粒主要由氯化钠等氯化物构成，它们随风在空中飘动，不断在复合空冷设备表面沉积。盐雾中的氯离子极具活性，能够破坏金属表面的钝化膜，使金属暴露在腐蚀性环境中，进而引发腐蚀反应。在潮湿环境中，盐雾会形成电解质溶液，加速电化学腐蚀过程。

（二）介质因素

腐蚀性介质：在炼化生产过程中，工艺介质可能含有硫化氢、二氧化硫、氯化氢等腐蚀性气体。杂质影响：工艺介质中还可能含有一些固体杂质和微生物。固体杂质在随介质流动过程中，会对设备表面产生冲刷作用，破坏金属表面的保护膜。

（三）设备自身因素

材质与制造缺陷：复合空冷设备的管束和构架等部件，如果选用的材质耐腐蚀性不足，就容易在上述环境和介质条件下发生腐蚀。通过设备拆解检测发现，该炼化企业复合空冷系统的腐蚀失效具有显著区域性特征：干区换热管束弯头及邻近护板侧直管段呈现密集腐蚀形貌（腐蚀深度达0.8-1.5mm），而中间区域管束表面仅检测到微量均匀腐蚀（腐蚀速率≤0.05mm/a）。进一步研究表明，腐蚀机制与设备结构及运行工况存在强相关性。收水装置与护板间存在8-12mm结构性间隙（超出设计允许值5mm），导致湿区汽化介质通过Bernoulli效应形成上升气流（流速达1.8m/s）。

四、复合空冷腐蚀泄漏预防策略

（一）材料升级与优化

为了提升复合空冷管束的耐腐蚀性能，可以选用含钼、镍等合金元素的不锈钢材料进行制造。这些合金元素能够提高金属的钝化性能，增强其耐腐蚀性。例如，316L 不锈钢相比普通304不锈钢，由于含有钼元素，在抗点蚀和缝隙腐蚀方面表现更优异，更适合在海边盐雾和腐蚀性介质环境下使用。

（二）化学防护手段

在工艺介质中添加适量的缓蚀剂，缓蚀剂能够在金属表面形成一层保护膜，阻止腐蚀介质与金属发生反应。例如，对于含有硫化氢的工艺介质，可以添加有机胺类缓蚀剂，它能够与硫化氢反应生成一种保护膜，抑制硫化氢对金属的腐蚀。

（三）设备维护与管理

制定严格的设备定期拆检计划，按照计划对复合空冷设备进行全面检查。检查内容包括管束的腐蚀情况、连接部位的可靠性、支撑结构的完整性等。在日常维护中，加强对设备的巡检，及时发现并处理设备运行中的异常情况，如介质泄漏、振动异常等。

五、总结

某炼化一体化项目炼油区复合空冷设备的腐蚀泄漏问题是由环境、介质和设备自身等多方面因素共同作用的结果。环境因素中的盐雾、湿度和温度，介质因素中的腐蚀性介质和杂质，以及设备自身的材质与制造缺陷、结构设计不合理等，都对腐蚀泄漏的发生起到了促进作用。通过对复合空冷腐蚀泄漏原因的深入分析和预防措施的有效实施，有望提高设备的可靠性，减少腐蚀泄漏事件的发生，保障炼化一体化项目装置的安全平稳运行，为企业带来显著的经济效益和社会效益。

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作者简介：芮永杰（1988~），男，工程师，甘肃省庆阳市人，2012年毕业于兰州石化职业技术学院 石油化工生产技术。浙江石油化工有限公司设备工程师，从事设备管理工作。E-mail：zsh_ruiyj@rong-sheng.com
还有第二作者，通信作者：申婉婷（1991~），女，高级工，陕西省渭南市，2013年毕业于兰州石化职业技术学院 炼油技术。浙江石油化工有限公司技术操作工，从事生产技术工作。E-mail：617773118@qq.com