工业循环水在设备使用中存在的问题分析
  • 时间:2018-07-06
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碳钢和不锈钢列管式换热容器在投用时间之后不长我们会发现,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,这种情况的出现不仅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、安全问题进行做以分析。【换热器清洗

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【工业循环水处理

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。


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