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工业循环冷却水水质对列管式换热容器的腐蚀及其安全影响

作者:admin 发布于:2017-04-05 17:24 点击量:166

在实际的检验中,365bet官网首页常常发现碳钢和不锈钢列管式换热容器在投用时间不长,便出现换热管腐蚀穿孔、管板与换热管连接的角焊缝、水侧容器的壳体腐蚀泄漏等现象,这样会影响设备的使用寿命,同时也会造成设备的安全事故。除了设备本身的制造先天缺陷、不正当操作等因素外,其中很重大的原因在于对工业循环水水质的管理不善,也就是水质的原因加速了上述现象的产生。下面对工业循环水在设备使用中存在的腐蚀、使用寿命、安全问题进行浅显分析。

一、工业循环冷却水在运行过程中所产生的主要问题有:

(1)水垢 由于循环冷却水在冷却过程中不断地蒸发,使水中含盐浓度不断增高,超过某些盐类的溶解度而沉淀。常见的有碳酸钙、磷酸钙、硅酸镁等垢。水垢的存在大大降低传热效率,在介质温度较高的换热容器,导致换热管壁温增高,降低材料许用应力,发生管材爆裂事故。

(2)污垢主要有水中的有机物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉尘等构成,会引起垢下腐蚀。

(3)腐蚀 循环冷却水对换热设备的腐蚀,主要是电化腐蚀,产生的原因有设备制造缺陷、水中充足的氧气、水中腐蚀性离子(H+、OH-、CL- 、Fe2+、Cu2+)以及微生物分泌的粘液所生成的污垢等因素,腐蚀的后果十分严重,不加控制极短时间即使设备报废。

(4)微生物的孳生 因为循环冷却水有充足氧气、合适温度及丰富的营养,很适合微生物的生长繁殖,如不及时控制将迅速导致水质劣化、发臭、变黑,大量黏垢沉淀,设备腐蚀加剧。

二、有关工业循环水中氯离子中的问题

氯离子是天然水中普遍存在的腐蚀阴离子。氯离子有极高的极性促进腐蚀反应,又有很强的穿透性,容易穿透金属表面的防护膜,造成缝隙腐蚀和孔蚀,特别是对奥氏体不锈钢造成腐蚀开裂,危害很大,能使水冷器在短期内报废。工业循环水中氯离子对不锈钢设备腐蚀开裂影响的因素有:

(1)设备的内应力,这是在设备加热过程中形成的,正规厂在设备制作完成后,虽然经过热处理消除应力,但是仍有残留,另外设备在安装、生产过程中,由于温度、机械等因素也都会使设备产生内应力,在这些应力部位,氯离子很容易积聚造成腐蚀。

(2)氯离子的催化作用是在设备存在内应力的情况下产生的,由于氯离子的催化作用而使不锈钢设备产生内应力腐蚀开裂。首先是从点腐蚀、缝隙或腐蚀沟槽上开始,使被破坏的钝化膜无法修复,故腐蚀不断加深,直至金属呈枝状裂纹而被破坏。只要每升几毫克的氯离子,甚至0.2 mg/L氯离子就可能产生腐蚀开裂。氯离子在缝隙中或污垢下容易富集而产生氯离子高浓度,例如某厂的循环水中氯离子浓度200mg/L但在损坏的壳程水冷器管板与管程连接的缝隙处,氯离子则高达20000~30000 mg/L,而现场管程水冷器未发生应力腐蚀开裂现象,原因是壳程水冷器有缝隙并且水流速低,为氯离子富集创造条件。再有某厂投产仅两个月的时间,大批换热器就发生了因腐蚀开裂而泄露,当时冷却水中氯离子含量为20~50 mg/L,可见氯离子多少并不是产生应力腐蚀开裂的唯一因素。

(3)温度的诱导作用 在拉应力和氯离子都存在的条件下,温度较低腐蚀不明显,温度升高则腐蚀开裂加剧。奥氏体不锈钢达到70℃时,就会产生腐蚀。现场发现,应力腐蚀开裂均发生在水冷器的热端,即工艺介质进口端,冷端不产生应力腐蚀,介质温度小于150℃的水冷器也未发现过腐蚀开裂。

(4)污垢、水流速度也是影响腐蚀的重要因素,这两个因素互有因果关系,流速低不易扩散,利于氯离子富集,同时也易使污垢沉积,加剧氯离的富集和腐蚀。同样条件下,壳程设备较易发生腐蚀原因就在此。

三、工业循环水水质在使用、检验中注意的事项及建议

(1)使用单位应严格按照《工业循环冷却水处理设计规范》控制好严重影响设备寿命和安全的重要指标。诸如:在间冷开式系统循环冷却水中指标:PH值(许用值7~9.2)、氯离子含量(碳钢、不锈钢换热设备水走管程: 许用值<1000mg/L;不锈钢换热设备,水走壳程,传热面水侧壁温不大于70℃,冷却水出水温度小于45℃ :许用值<300mg/L)、游离氯循环回水总管处:许用值(0.5~1.0mg/L),敞开式系统循环冷却水设计的浓缩倍数不应小于3.0;异氧菌数宜小于5×105个/ML;循环冷却水管程流速不宜小于0.9m/S;当循环冷却水壳程流速小于0.3 m/S时,应采取防腐涂层、反向冲洗等措施;设备传热面水侧的壁温小于70℃:碳钢设备传热面水侧腐蚀速率应小于0.075mm/a,铜合金和不锈钢设备传热面水侧腐蚀应小于0.005 mm/a。同时使用单位要对进出换热器的循环水指标进行定期化验检测分析或者实时自动检测分析,对超标水质影响设备安全时及时采取措施进行处理。

(2)常规的循环水水质稳定的方法有降低补充水的碳酸盐硬度、排污法、投加缓释阻垢剂;新型循环水水质稳定的处理方法有循环水的磁化处理、循环水的离子高压静电水处理、循环水的低压电子水处理等。

(3)循环水系统杀菌灭藻的方法有补充水前处理、采用旁滤方法、投加杀生剂等。

(4)在换热容器定期检验时,要注意了解循环冷却水的水质情况,根据水质情况确定检验重点,重点检查换热管泄漏、管板与换热管连接的角焊缝、水侧壳体泄漏;耐压试验注意保压时间足够长,观察压力表压降情况;同时根据水质情况,对于水质不好的换热容器应缩短检验周期。如果存在管壳程存在较大压差注意在低压侧设置安全阀或者爆破片。像奥氏体不锈钢换热容器做耐压试验时,就不能直接使用循环冷却水,要求对水的氯离子浓度进行控制小于25ppm,要求使用脱盐水等经过处理的水。检测项目可以采用渗透检测(检查泄漏腐蚀穿孔)、涡流检测(检查换热管腐蚀情况)、水压试验(检查整体强度、密封性能、渗漏情况)等。新制造的换热器时,注意换热管与管板焊接时氩气纯度和保护效果等工艺执行情况,如果氩气纯度低,会造成焊缝及其表面出现蜂窝状气孔,如果水压试验或者在使用初期,由于循环水水质不好,即使是碳钢设备也会很快出现泄漏;在制造、安装监督检验时要拆检换热器,注意焊缝泄漏问题。在使用中注意水侧含有介质的情况来判明泄漏情况。



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