摘要：加热炉是原油长输管道运输中常用的设备，所以其腐蚀状况关系到输油生产的安全平稳运行。本文论述了真空加热炉盘管腐蚀原因及改进措施。
关键词：真空加热炉；腐蚀原因；措施
随着社会经济的不断发展，加热炉在原油的集输过程中起到了非常重要的作用。真空加热炉具有安全、可靠、节能轻便等特点，采用相变传热技术优势非常明显，特别适合原油集输的生产和经营管理要求，在当前具有广泛的推广价值。同时，加热炉是石油化工行业常用的加热设备,然而由于各种原因,使加热炉尤其是盘管部分快速腐蚀,远远低于设计寿命,并且严重影响生产。因此,应对其腐蚀原因进行分析,并给出解决措施。
一、真空加热炉概述
1、工作原理。真空加热炉系统主要由炉体部分和其他辅助设备，其工作原理是热烟气燃烧产生的热气进行使用，以火和烟管辐射传热，热侵火管和烟管介质通过水吸收，产生蒸汽，蒸汽沸腾，传热转移到加热介质冷凝成水后，水的重力落回原位，再加热蒸汽。连续相变循环通过“蒸发冷凝和蒸发凝结”，将热量传递到热交换介质的真空室上部，通过间接的方式加热。当过程达到一种平衡状态，可以保持在负压状态低于当地大气压力稳定的炉中。以其低成本真空加热炉，能耗低，效率高。自动化程度高，已成为理想的产品。
2、优点。1）安全，主要是因其套管压力低于大气的压力，无爆炸，其运行状态的危险是在一个封闭的环境中，结垢现象不明显。2）节能效果好，体积小、重量轻，转移方便，采用自动控制的方法，适应性很广。缺点是真空加热炉和辅助部件，阀门和许多类型的仪器，无论哪部分出现问题，可能会导致失败。
二、真空加热炉腐蚀原因
1、氧腐蚀。这是加热炉存在的主要也是最严重的腐蚀因素,氧在腐蚀过程中起去极化剂作用,属吸氧腐蚀。氧腐蚀与温度、流速、pH值、盐含量等诸多因素有关。
对水源确定的密闭系统而言,氧腐蚀的腐蚀速率随温度升高呈直线上升趋势；对开路系统而言，氧腐蚀速率随温度升高是先增加后降低。温度、流速、盐含量等对氧腐蚀的影响主要通过对氧在水中的溶解度影响而实现。
加热炉源水在采取及输送过程中,一直暴露于空气中,使水中溶解氧基本达到饱和状态；而加热炉在运行过程中只有很小的一根管(补水口)与大气接通,因此能基本认为加热炉属密闭系统；另外炉水处于停滞状态,这使水中的溶解氧很难释放出来,随着炉水温度的升高,氧腐蚀速率呈正比例增加。
氧腐蚀在加热炉中的任何部位均有发生，尤其是在加热盘管上部和烟气管最为严重,这是由于氧在水中的溶解度因水受热而变小,溶解氧逐渐释放出来而向上涌动,但不能流向炉外,使炉水上部溶解氧达到饱和,氧还以气泡的形态吸附于盘管上；另外,在整个炉水的微循环体系中,上部及烟气管周围的水温要高于其他部位,所以在加热盘管上部和烟气管上氧腐蚀最为严重。
氧腐蚀的形态主要为溃疡型和斑点状的局部腐蚀及均匀腐蚀。随着炉水温度升高,水中的离子发生变化而使pH值逐渐升高,使腐蚀产物极易发生二次沉积,再加上未对炉水进行阻垢处理而结垢,锈和垢的附着使碳钢产生氧浓差电池而产生垢下腐蚀；在微碱性条件下,其腐蚀产物愈积愈多呈现出毛刺状及锈瘤,这也加剧了氧浓差腐蚀。
2、缝隙腐蚀。这是一种金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成较小的缝隙，使缝隙内介质处于滞流状态而引起缝内金属的加速腐蚀现象。其原理是在缝隙金属生成金属离子，缝隙中的溶液由于对流不畅而贫氧，故氧的还原反应主要在缝隙之处的阴极进行。这样缝隙溶液中有了过剩的正电荷，促使带负电荷的氯离子迁移到缝隙中来以保持溶液的电中性。之后缝隙中的金属氯化物的浓度增加，金属氯化物水解使缝隙中的溶液酸化，从而加速金属和合金的溶解(腐蚀)。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
引起腐蚀的缝隙并非是一般肉眼可以明辨的缝隙，而是指能使缝内介质停滞的特小缝隙，其宽度一般在0.025～O.1mm的范围。宽度大于0.1mm的缝隙，缝内介质不至于形成滞流，也就不会形成此种腐蚀。由于金属表面已存在这么一个特殊的几何空间，缝内介质处于滞流状态，所以使参加腐蚀反应的物质难以向内补充，缝内的腐蚀产物又难以扩散出去，于是造成缝内介质随着腐蚀的不断进行，在组成、浓度、pH值等方面愈来愈和整体介质产生差异，导致缝内金属表面的加速腐蚀形成泄漏，而缝外的金属表面则腐蚀轻。
3、水质对真空加热炉的腐蚀。一些真空加热炉炉水因采取普通的工业用水，水质未处理，从而致使盘管腐蚀。炉水指标直接关系到炉子的寿命及运行效率，由于水的硬度较大，炉水经过不断的蒸发浓缩，容易形成水垢。根据GBl576-2001《工业锅炉水质》标准要求，炉水温度≤95℃时，炉水的pH值应控制在10～12之间，但由于炉子用水未经处理，pH值未控制在标准范围。同时，由于补水频繁，补水过程中，既补充了大量的溶解氧，也相应增加了氯根的浓度，当pH值<7～8时，H+、02-、cL_等腐蚀介质均很活跃，从而造成受热面腐蚀加重。另外，由于水位较高，盘管下部长期浸泡在水中，容易造成盘管与水及上部空气接触处出现严重腐蚀，从而降低盘管的使用寿命。
三、改进措施
1、在设备、部件的结构设计和制造中，应尽量避免形成缝隙和形成积液的死角区。若在结构上不可能采用无缝隙方案，可使结构能够妥善排流，以便在出现沉积物时能及时清除，也可采用缝隙固体填充料把缝隙填实。垫圈不宜采用石棉、纸质等吸湿性材料，可用聚四氟乙烯。另外，部分钢虽然金相组织较均匀，机械性能良好，能满足一般介质换热的要求，但未考虑到现场使用过程中炉水未进行除氧处理这一现状，因此，耐腐蚀性及抗氧化性不够，建议这些钢材内部掺加部分抗腐、耐高温元素，强化其耐腐蚀性及抗氧化性。
2、现场应用中需改进
1)真空加热炉水位严格控制在水位计量程的1/3～1/2处运行，严禁水位超过水位计量程的1/2。
2)真空炉运行过程中，应尽量保证负压状态，对不能维持负压状态运行的真空炉，应及时检查真空阀座是否严密、蒸汽手动排空阀是否关闭完好，对不能调整和修复的真空阀、排空阀要及时更换。
3)新投用的真空加热炉使用前必须进行煮炉，煮炉后换水。有条件的站点，尽量使用软化水，将炉水pH值严格控制在10～12。
4)每年一次的加热炉检修，必须进行一次煮炉，并将炉体内废液、残渣及时清理。
3、对盘管进行防腐处理。盘管是发生腐蚀的重点部位，为增强盘管自身的耐腐蚀性能，可对盘管进行防腐处理。如在易发生腐蚀的外圈盘管和上层盘管表面喷涂高温防腐涂料，或采用渗铝、渗碳等处理方式，可有效提高其耐腐蚀性能。
4、加强重点部位的检查及停炉时的保养。应对易于发生腐蚀的部位缩短检修周期，增加不定期的检修次数，检测炉管的厚度，分析腐蚀程度，对有问题的炉管及时进行修理或更换，以消除安全隐患，防止事故的发生。在停炉期间，应加强保养，防止炉膛内的结露及保温材料的吸湿。在采用干法保护的同时，还应定期或不定期地进行烘炉，以保证炉膛内的干燥，减少腐蚀的发生。
四、结语
真空加热炉是油气田生产中不可缺少的热能供应设备。在油田生产过程中，真空加热炉是原油集输处理过程中第一道工序及最后一道工序，用于提高原油温度，提高其破乳能力及外输温度，保证中后端原油处理工艺的顺利进行。在使用过程中，由于真空加热炉特殊的运行环境和使用方法，造成加热炉的腐蚀日趋严重，影响其使用寿命及可靠性。因此，应对真空加热炉存在的一些腐蚀现象及特征进行分析，从而寻求有效的防治措施。
参考文献：
[1]张化文.腐蚀与防护[J].石油化工，2015(02)．
[2]李永强.真空加热炉腐蚀原因分析[J].油气储运，2014(03)．
[3]苗金花.真空加热炉盘管腐蚀原因分析[J].石油学报，2015（09）.
论文作者:滕飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：加热炉论文; 真空论文; 缝隙论文; 盘管论文; 介质论文; 金属论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第16期论文;