循环冷却水换热器结垢及腐蚀的原因及处理措施word版

工业循环水管道结垢和腐蚀问题研究一、引言工业循环水管道是工业生产中常见的设备，其承载着冷却、加热、输送等重要的工艺功能。

由于水质、工艺、操作等因素的影响，循环水管道容易出现结垢和腐蚀问题，严重影响管道的正常运行。

对工业循环水管道结垢和腐蚀问题的研究具有重要意义。

二、工业循环水管道结垢问题1.结垢的成因工业循环水中存在着各种固体颗粒，如悬浮物、溶解物等，这些固体颗粒在管道中会随着水流不断冲刷，在管道壁面沉积下来。

随着时间的推移，这些固体颗粒会不断积聚和沉淀，形成水垢，即结垢问题。

2.结垢的危害结垢会降低管道的流通截面积，增加流阻，减少水的流通量，影响管道的传热效率，导致设备功耗增加；结垢还会导致管道腐蚀的加剧，增加管道的维修成本，降低设备的使用寿命。

3.结垢的预防和治理为了预防和治理工业循环水管道结垢问题，可以采取以下措施：（1）控制循环水的水质，避免水质中存在过多的可沉淀物质；（2）通过化学处理或物理处理手段，定期清洗管道，减少结垢的积聚；（3）增加管道内壁的润滑层，减少结垢的粘附。

三、工业循环水管道腐蚀问题1.腐蚀的成因工业循环水中存在着各种溶解性氧化物、酸碱物质等，这些物质会导致管道金属材料的腐蚀。

工业循环水中的微生物、化学物质等也会对管道金属材料产生腐蚀作用。

2.腐蚀的危害腐蚀会导致管道金属材料的损坏，降低管道的使用寿命，甚至可能导致管道的破裂和泄漏，造成严重的安全事故。

四、工业循环水管道结垢和腐蚀问题综合治理1.综合治理的必要性循环水管道的结垢和腐蚀问题往往是相互交织的，结垢会使管壁的缝隙中形成微电池，并加剧金属腐蚀的发生。

综合治理工业循环水管道的结垢和腐蚀问题具有重要意义。

2.综合治理的方法综合治理工业循环水管道的结垢和腐蚀问题，可以采取以下方法：（1）加强对水质的监测和管理，及时发现水质异常并采取相应的调整措施；（2）定期对管道进行清洗和保护，减少结垢和腐蚀的发生；（3）对管道进行定期的检测和维护，及时发现问题并采取措施解决。

冷却水问题探讨一般冷却水常引起的危害有三种，即腐蚀( corrosion ) 、水垢(scale)、淤泥之沉积( deposition ) 及微生物 ( slime )，兹将其发生原因及控制方法分述如下： 1、腐蚀!腐蚀发生原因:金属腐蚀是经由化学或电化学反应而导致金属毁坏之现象。

最主要的腐蚀问题是由氧气所引起的，冷却水于冷却水塔中与空气密切接触，水中溶氧高达 8～10 ppm 极易促成腐蚀。

a.铁材质与水中氧气作用而腐蚀，其反应如下：氧气所引起的腐蚀呈点蚀( pitting ) 状态有愈深之倾向(如下图)， 若未有效抑止可能穿透管壁而造成穿孔、泄漏。

点蚀是最具腐蚀破坏力之一，并且也是最难在实验室预测得知。

b.当微生物繁殖时，其微生物体的分泌物与冷却水有机物、无机物聚积而形成的黏泥，沉积在系统中时，将造成沉积下腐蚀。

沉积物上下界面因溶存氧浓度不同将会造成氧浓淡电池( Oxygen concentration cell)于沉积物下发生严重之腐蚀现象。

图 : pitting 会导致设备快速破损c.两种不同金属互相接触时，因金属间电位差造成流电腐蚀(galvanic corrosion), 例如热交换器之铜管与碳钢端板，其接触部份的钢铁材质会因此加速腐蚀。

双金属之间的电位差会因金属接触而造成流电腐蚀,但工业上也时常运用此原理来做防蚀方法,此方法称之为牺牲阳极。

双金属腐蚀d.其它影响腐蚀的因素尚有pH、间隙、溶解盐类、温度、流速等。

!腐蚀控制方法:腐蚀之控制不外是改变系统金属材质，就是改变系统环境。

改变系统材质将是一很大成本花费，而且并不是百分之百可以防止腐蚀发生。

然改变系统环境是目前广泛被用到控制腐蚀的方法。

在水系统内，有三种方式改变水中环境来有效抑制腐蚀；用水中自然存在之钙离子及碱度，在金属表面上形成碳酸钙保护膜。

利用化学或机械方法将溶存于水中之氧气去除。

加入腐蚀抑制剂 。

如上所云，加入腐蚀抑制剂亦是一个简便而有效的方式。

循环水换热器腐蚀原因分析及对策作者：乔君辉来源：《市场周刊·市场版》2017年第07期摘要：本文首先分析了造成循环水换热器腐蚀的主要原因，进而根据这些原因提出了改善循环水的有效措施，旨在通过不断提高循环水的技术水平，保证循环水系统的高效运行，降低设备被腐蚀的风险。

关键词：循环水换热器；腐蚀；措施一、换热器腐蚀原因分析（1）结垢对腐蚀的影响。

在循环水换热器的使用过程中，由于长期进行内外的水流交换，在设备表面容易形成一层厚厚的结垢。

由于水的电化学反应的存在，被污垢封闭的区域内，设备金属部分成为导电的阳极，发生反应后就会导致铁的溶解，因而结垢越厚的地方越容易发生腐蚀，也越容易受到破坏。

水的导电性是与其中的钙、镁离子的浓度成正相关的，一般来说，离子浓度越高，水的导电性就越强，也就越容易造成电化学反应带来的腐蚀；钙、镁离子含量越高，循环水越容易结垢。

除此之外，循环水中的杂质越多，也越容易加大腐蚀的速率，因此在设备投入使用前，一定要检测循环水的浊度是否达到标准。

循环水换热器结垢，见图一。

（2）微生物对设备的腐蚀。

循环水中的微生物也会导致电化学腐蚀。

在日常的生产活动中，循环水不断与外界空气接触，使得空气中的部分微生物得以繁衍生息。

它们往往会形成生物黏泥吸附在金属物体表面，进而产生电化学腐蚀，对设备造成一定的破坏。

循环水中总磷含量越高，微生物越容易繁衍，循环水易结藻，导致水质变差。

（3）水中负离子对腐蚀的影响。

在循环水中，高浓度的氯离子，碳酸根离子，磷酸根离子会增加水的腐蚀性。

其中氯离子除了会对不锈钢造成应力腐蚀外，还可能破坏金属表面的氧化膜，因此在氯离子的浓度控制上，一定要按照规范严格要求，一般而言，其质量浓度不得超过300mg/L。

循环水的电导率/市政管网来的新鲜水的电导率，称为浓缩倍数。

浓缩倍数越高，表明装置的循环水重复利用率高，越省水；但浓缩倍数太高，会使水质恶化，对水冷设备产生不利影响。

应根据分析数据，用新鲜水对循环水及时进行置换。

循环冷却水系统结垢问题及控制方法摘要：本文详细分析了我公司循环冷却水应用中出现的结垢问题及其控制的方法，工业用水采用循环水技术的必要性。

关键词：循环冷却水系统；结垢；控制方法1 工业用水采用循环水技术的必要性我国淡水资源并不丰富且分配很不均衡，北方缺雨少水，更显水源紧张，节约用水日益迫切。

因此，无论从节约水源还是从经济观点和保护环境的观点出发，推广采用循环冷却水系统是大势所趋。

循环用水比起直流水，除节约大量新鲜水、减少排污水量之外，还可以防止热污染。

2 循环冷却水系统结垢问题及控制方法循环冷却水系统常见问题主要分为三类：结垢、腐蚀、淤积。

上述三类问题会导致热交换能力下降；设备寿命缩短；设备运行故障；产能下降；增加维护费用；系统停产。

所以应对循环冷却水日常运行中上述三种情况提高重视。

2.1 补充水水质判断例如补充水水质分析数据为：总硬度（以caco3计）139.94 mg/l；钙硬度（以caco3计）98.78 mg/l；总碱度（以caco3计）187.48mg/l；氯离子（cl-）7.99mg/l；p h值8.07；电导率307μs/cm。

2.1.1 饱和指数（l.s.i）计算：饱和指数是水中可能产生碳酸钙结垢或产生腐蚀倾向的一种计算指数。

l.s.i =ph- phs>0 结垢l.s.i =ph- phs=0 稳定l.s.i =ph- phs0 结垢型2.1.2 结垢指数（ p.s.i ）的计算：帕科拉兹认为用总碱度测定出平衡ph值（pheq）来判断水质则更接近实际。

p.s.i=2phs-pheq>6 腐蚀p.s.i=2phs-pheq=6 稳定p.s.i=2phs-pheq<6 结垢循环水k=2.0时通过查表pheq=8.3p.s.i=2×6.78-8.3=5.26<6结垢型通过计算说明该补充水浓缩运行后结垢性增强。

综合以上指数计算可以看出，公司各系统补充水浓缩后结垢性增强。

炼油装置循环水冷却器腐蚀原因分析及防范措施摘要：在我国社会经济水平不断提高的今天，越来越多先进的炼油生产技术和生产工艺被不断的研发出来，并且在实际的应用过程中可以发挥出良好的效果。

就从目前情况看来，炼油行业在我国实际发现过程中占据着非常重要的地位，在炼油过程中会涉及到很多炼油装置，部分炼油厂并没有对炼油装置予以足够重视，这样就会导致该装置实际运行过程中会受到很多因素的影响而发生故障。

为此，炼油厂相关管理人员要对炼油装置循环水冷却器腐蚀原因进行充分分析，在此基础上来采取相应的措施进行防范，这样才能切实保证炼油装置的生产效率和质量。

关键词：炼油厂；炼油装置；循环水冷却器；腐蚀原因；防范措施前言：通过实际调查发现，炼油厂在实际生产和发展过程中会用到炼油装置，炼油装置实际的运行周期随着时代发展而不断延长，在实际生产过程中涉及到的腐蚀性介质含量也比较高，这样就会导致该装置会受到不同因素的影响而造成腐蚀。

所以，相关工作人员要结合实际情况来对腐蚀原因予以足够重视，在第一时间采取有效的措施来进行处理，进而炼油装置整体的使用寿命也会得到进一步延长。

一、炼油厂炼油装置循环水冷却器腐蚀原因分析通过对各大数据库所收录该主题文献查阅以及结合多年工作实践经验来看，现阶段造成炼油厂装置循环水冷却器发生腐蚀原因主要有以下三方面：（一）炼油装置流速低引起的水侧腐蚀在循环水冷却器当中最为重要的部分就是炼油装置当中油浆冷却器，这种设备的盘管主要构成材料是碳钢，油浆是这种设备管程的主要介质，工作人员可以在较高的温度下对其进行合理的操作，循环水是这种主要的壳成介质。

炼油装置油浆冷却器在炼油厂发生腐蚀的主要原因就是介质进入油浆冷却器之后，其内部的循环水流速比规定的标准流速还要低，在加上温度升高的速度比较快，进而就会导致循环水冷却器管束外部表面有大量的结垢物质堆积，这样就会导致大量细菌的出现。

在长时间的运行过程中就会产生一种具有腐蚀性的生物黏泥，碳钢材质的换热管也会因此受到严重的腐蚀。

循环水结垢原因与防止1、固相物的生成⑴形成污垢的原因：①多组份过饱和溶液中盐类的结晶析出;②有机胶状物和矿质胶状物的沉积;③不同分散度的某些物质固体颗粒的粘结；④某些物质的电化学还原过程生成物等。

以上混合物沉积总称作污垢。

⑵形成水垢的原因：水中溶解盐类产生固相沉淀是构成结垢（水垢)的主要因素，其产生固相沉淀的条件是：①随着温度的升高，某些盐类的溶解度降低,如Ca(HCO3）2、CaCO3、Ca（OH）2、CaSO4、MgCO3、Mg(OH)2等；②随着水份的蒸发,水中溶解盐的浓度增高,达到过饱和程度;③在被加热的水中产生化学过程，某些离子形成另一些难溶的盐类离子。

具备了上述条件的某些盐类，首先在金属表面上个别部分沉积出原始的结晶胚，并以此为核心逐渐合并增长。

之所以易沉积于金属表面,这是因为金属表面在微观上具有一定的粗糙度,微观上的凹凸不平成为过饱和溶液中固体结晶核心;同时加热面上的氧化膜对固相物也有很强的吸附力。

作为构成水垢的盐类——钙镁,在过饱和溶液中生成固相结晶胚芽,逐变而为颗粒,具有无定形或潜晶型结构，接着互相聚附，形成结晶或絮团。

固相沉渣的生成与胚芽核心的生成速度有关,即与单位时间内出现的结晶核数量与结晶生长的线速度有关，而这两个因素又与水温和水中含盐浓度及其它杂质的存在有关。

2、重碳酸盐的分解冷却水结垢的主要原因是因为水中含有较多的重碳酸钙，在加热过程中失去平衡，分解为碳酸钙、二氧化碳和水。

碳酸钙溶解度较低，因而首先在冷却设备表面沉积下来.温度、压力等因素也影响结垢的强度与速度。

重碳酸钙是反溶解度盐类，在超过一定温度（临界点）时，其饱和浓度急剧减小。

3、钙、镁碳酸盐水垢碳酸盐水垢通常以致密的结晶沉淀在加热器壁面甚至冷却塔填料或壁上。

但当水温在过热面超过100℃时，CaCO3沉淀是海绵状的絮状体。

虽然，在沸腾温度以下，也有可能出现硫酸钙的沉淀，但这只能是特例,因为硫酸钙的三种状态：Ca SO4、2CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O三者的溶解度都很大，因而在冷却水的具体条件下，可以完全不必考虑硫酸钙的沉积问题。

应对循环水换热器腐蚀情况的有效措施摘要：在石油化工生产装置中，换热器应用比较多，循环水换热器经常出现腐蚀情况，但是，由于腐蚀的过程不同，导致换热器的腐蚀程度也有所不同，一般来说，循环水换热器的腐蚀速率与其铁离子的含量之间存在密切关系，而在循环水中，受铁离子的含量影响导致设备腐蚀程度有所不同，只有针对不同程度的腐蚀问题，分析出换热器现有腐蚀的具体原因，才能做出有针对性的解决措施，也能从根本上保证循环水换热器的使用效果和使用质量。

关键词：循环水；腐蚀作用；换热器；腐蚀原因；冷却水1循环水换热器腐蚀的原因1.1循环水产生的结垢对于换热器的腐蚀作用明显循环水结垢中的污垢性质、含氧浓度、循环水与换热器的温度，对于换热器的腐蚀作用最为突出，结垢下层所产生的阳极反应将造成循环水中铁离子的增加。

结垢量越大、层次越厚，越会造成换热器受腐蚀侵害，严重的将会发生纵深腐蚀穿孔。

1.1.1水中盐类对换热器的腐蚀作用盐类主要由钙离子、钠离子等构成，特别是循环水中的浓度钙，将会直接造成换热器金属结垢的增厚。

这些介质的含量越多、浓度越高，越会增加循环水的导电性，进而造成电化学腐蚀严重。

工业循环水处理标准规范中指出，循环水的钙硬度和碱度应当在1100mg/L以下。

随着近些年人们对循环水换热器受腐蚀问题的进一步研究，将循环水钙硬度与碱度控制在1050mg/L以下。

1.1.2沙砾悬浮物对换热器的腐蚀作用循环水中含有大量的粉尘、泥渣等沙砾悬浮物，这些物质的沉积会与循环水中其他的介质发生反应，进而使得换热器受到化学腐蚀。

现阶段循环水中沙砾悬浮物的数量较多，循环水较混浊，水中除了有粉尘、泥渣之外，还会有大量的微生物。

相关人员的一项迫切的工作就是尽快降低循环水的浑浊度，从而减少结垢的堆积。

按照石油石化给排水对水质做出的确切要求，循环水浊度要控制在10FTU以下。

通过分析近年循环水浊度指标数据发现，目前循环水浊度超标的现象十分明显。

尽管认识到循环水浊度对与换热器的腐蚀作用，但当前尚未制定出有效和稳定的控制循环水浓度的系统，这也是导致循环水浊度出现多次高峰的重要原因。

热交换器结垢的原因及处理方法换热器在化工生产中占有重要地位，而换热器机组结垢腐蚀，导致传热不够而被迫停车清洗或者换热器的更换，严重时会影响安全生产的进行，更会增加企业运行的成本.1结垢原因1.1颗粒污垢悬浮于流体的固体微粒在换热表面上的积聚，一般是由颗粒细小的泥沙尘土不溶性盐类胶状物油污等组成当含有这些物质的水流经换热器表面时，容易形成污垢沉积物，形成垢下腐蚀，为某些细菌生存和繁殖提供温床当防腐措施不当时，最终导致换热表面腐蚀穿孔而泄漏1.2生物污垢除海水冷却装置外，一般生物污垢均指微生物污垢循环水系统中最常见的微生物主要是铁细菌真菌和藻类铁细菌能把溶于水中的Fe2+ 转化为不溶于水的Fe2O3 的水合物，在水中产生大量铁氧化物沉淀以及建立氧浓差腐蚀电池，腐蚀金属且循环水系统中的藻类常在水中形成金属表面差异腐蚀电池而导致沉积物下腐蚀块状的还会堵塞换热器中的管路，减少水的流量，从而降低换热效率1.3结晶污垢在冷却水循环系统中，随着水分的蒸发，水中溶解的盐类（如重碳酸盐）的浓度增高，部分盐类因过饱和而析出，而某些盐类则因通过换热器传热表面时受热分解产生沉淀这些水垢由无机盐组成结晶致密，被称为结晶水垢1.4腐蚀污垢具有腐蚀性的流体或者流体中含有腐蚀性的杂质对换热表面腐蚀而产生的污垢腐蚀程度取决于流体中的成分温度及被处理流体的pH 值等因素通常，冷却管中的污垢冷却管一般为紫铜管和黄铜管，金属腐蚀主要是较高温度下(40～50)的氧腐蚀，污垢以铜或铜合金腐蚀产物和钙镁沉淀物为主，从而造成大量腐蚀污垢1.5凝固污垢流体在过冷的换热面上凝固而形成的污垢例如当水低于冰点而在换热表面上凝固成冰温度分布的均匀与否对这种污垢影响很大2金属腐蚀换热器大多数是金属质地，而在自然界中大多数金属常以矿石的形式，即金属化合物的形式存在，而腐蚀则是一种金属回复到自然状态的过程换热器的腐蚀主要是指板片的腐蚀与水质不纯大气对水的污染管内壁面状况以及水流速大小等因素均有着密切关系2.1化学腐蚀金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程2.2电化学腐蚀金属表面与电解质溶液因发生电化学作用而产生的电化学腐蚀是最普遍最常见的腐蚀电化学腐蚀通常又以应力腐蚀破裂点蚀(小孔腐蚀)缝隙腐蚀等局部腐蚀的形式出现2.3应力腐蚀产生应力腐蚀必须具备特定的腐蚀环境和足够大的拉伸应力CL-是造成应力腐蚀的另一个主要因素Cl- 半径小，穿透力极强，很容易穿透保护膜内极小的孔隙，破坏局部钝化膜而进入裂缝尖端生成HCl，产生自加速催化加速腐蚀过程，同时H+ 在尖端析出，渗入裂缝前缘，可使金属脆化温度是引起应力腐蚀破裂的重要因素，温度愈高时引起腐蚀的Cl- 浓度越低，也就愈易发生应力腐蚀破裂2.4生物腐蚀主要是与冷却水系统的循环水等介质接触的金属表面上易引起生物腐蚀生物腐蚀的原因是由于生物体会以有机缓蚀剂为食物，生物代谢产生酸，破坏金属耐腐蚀保护层，生物新陈代谢耗氧，造成金属表面O2 浓度不均而引起氧浓差腐蚀3换热器防腐蚀的六项措施3.1合理的工艺设计设计时，将蒸汽放在管程侧，避免高速气体流经壳程壳程有较大流量介质时，可以设计多个壳程入口，缓冲压力，另外应设置防冲板，减少高速流体对设备造成的冲刷腐蚀为避免残留液和沉积物的滞留，焊接时尽量采用双面对接焊和连续焊，避免搭接焊和点焊在焊接工艺中应根据实际经验，引起应力腐蚀破裂的应力主要是残余应力，而残余应力主要是由冷加工以及焊接引起的内应力所构成对冷加工件和焊接件进行热处理，有助于消除残余应力，从而也有助于防止应力腐蚀的产生常采用应力退火热处理消除残余应力或其他消除残余应力的方法，如水压试验振动时效及锤击等另外，管束起吊必须采用尼龙带，保证金属表面平整无划痕能够顺利入壳3.2耐腐蚀材料采用耐蚀材料(如双目不锈钢哈氏合金钛钛合金铜等)，这些材料耐腐蚀性强，可以提高换热器的使用寿命，但这些高耐腐蚀性的材料价格昂贵，制造成本高，一次性投入的成本大，企业一般难以接受，推广困难3.3电化学保护法电化学保护方法不但可以防止应力腐蚀断裂, 而且在保护参数选用得当的条件下即使产生了裂纹仍可使其停止扩展可采用牺牲阴/阳极保护或表面喷涂耐蚀金属的方法阴极保护：利用外加直流电源，使金属表面上的阳极变为阴极而受到保护这种方法消耗电量大，费用高，采用极少阳极保护法：把被保护的设备接以外加电源的阳极，使金属表面生成钝化膜，从而达到保护碳钢换热器的造价低，但耐腐蚀性差通过采用牺牲阳极保护技术可以提高换热器的使用寿命，但这一技术的保护作用仅限于管子入口处的有限长度内, 管内深处难以实现阴极保护，所以牺牲阳极保护法在换热器上的应用受到了很大限制3.4添加缓蚀剂法在腐蚀性介质中，加入少量的某些物质，而这些物质能使金属的腐蚀**降低，甚至停止，这类物质称为缓蚀剂图6是使用缓蚀剂前后的对比，缓蚀剂的加入应以不影响生产工艺和产品质量为原则可以通过除去介质中的溶解氧和氧化剂以控制应力腐蚀降低介质中Cl- 的质量浓度，严格控制介质中硫的质量浓度也是控制应力腐蚀的有效措施3.5防腐蚀涂层法在金属表面，通过一定的涂覆方法，覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，以避免金属表面与腐蚀介质的直接接触这种技术方法最为经济有效，最初用于防止气体介质腐蚀，所用涂料大部分为有机高分子混合物溶液现在人们逐渐向防油及防溶剂涂料高温涂料重防腐涂料及特殊环境用涂料方向发展3.6换热器运行换热器开车时，现将冷流体充满容器，关闭入口，再将热流体题缓慢注入，尽量使导入流体而形成的管子与壳体之间的热膨胀差为最小停车后，用干燥压缩空气将换热器中所有的流体排除，这样可以将应力降到最小，避免应力腐蚀在开车过程中，上下水阀保持全开状态，避免流速减慢，介质中杂质沉淀在管式表面造成结垢后腐蚀1）维持设计条件由于在设计换热器时，采用了过余的换热面积，在运行时，为满足工艺需要，需调节流速和温度，从而与设计条件不同，然而应通过旁路系统尽量维持设计条件（流速和温度）以延长运行时间，推迟污垢的发生。