海水换热器防腐措施

　防腐措施
    　正确选用耐蚀材料
    选材防腐是海上平台换热器防腐设计的首要原则。换热器为达到抗腐蚀的目的,在设备设计和制造过程中就应该考虑使用耐蚀材
料代替普通碳钢。目前高耐蚀材料的换热器包括不锈钢换热器,钛和钛合金换热器,石墨换热器,玻璃换热器,塑料材质换热器和陶瓷换热器。
    在含CO2油气中,含铬不锈钢具有良好的耐蚀性,但当油气中还含硫化氢和氯化物时,应注意对硫化物应力开裂和氯化物应力开裂的敏
感性,一般不适用。而含铬22% ~25%的双相不锈钢和高含镍的奥氏体不锈钢,在250℃以上和高氯化物环境中具有良好的耐蚀性,并能抗硫
化氢应力腐蚀[7]。
    　表面涂覆层保护
    耐蚀涂料不仅可以使换热面具有抗冲刷、抗渗透、耐湿变等性能,而且还有隔离金属表面与介质接触和阻垢的作用,在一定程度上可
以提高换热器性能和寿命。渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金
属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法,所形成的镀层称为渗镀层,用于提高抗氧化性(抗蚀性)、耐热性和耐磨性
等优良性能。渗铝是常用的渗镀品种之一,欲渗入的元素为铝,它可以提高钢铁、非铁金属及合金的抗高温氧化和抗燃气腐蚀的能力,
在大气、硫化氢、二氧化碳、大气和海水等介质中具有良好的耐蚀性[8]。渗铝工艺已在炼油、冶金、化工等方面得到广泛应用。
而与渗铝法相比,渗锌法有很多优点:渗锌方法的温度比较低,约为400℃~500℃,因此换热器不容易发生变形;不仅能提高金属材料在大气、
水、硫化氢及一些有机介质中的抗腐蚀能力,而且还可以使制件表面获得比电镀锌和热镀锌高的硬度和耐磨性;渗层比较均匀,当处理形
状比较复杂的部件时,渗锌层具有突出的优点,无论螺纹、内壁或凹槽等部位,渗层的厚度几乎相同;渗锌层与基体为冶金结合,很难发生
剥落。而且,渗锌层与铁的电位差,比锌与铁的电位差小,作为阳极性保护层,渗锌层具有更好的保护效果。一般认为,渗锌层越厚耐蚀性越
强。渗锌产品已逐步推广到石油、化工、电力、机械、水利、海洋、邮电、建筑、采矿、交通等各工业领域[9]。
化学镀镍磷技术是利用还原剂使溶液中的镍离子有选择地在催化活化的表面上还原析出而形成金属镀层的一种化学处理方法。
化学镀镍磷的镀层因是非晶态合金,即金属玻璃,具有较高的耐腐蚀性(抗H2S、Cl-),耐高温(在380℃下可正常使用),
抗冲刷与磨蚀(具有一定硬度),传热好,抗结垢等优良特性,因而镍磷化学镀层换热器逐渐得到石化企业的青睐,可以用作海
上平台金属换热器的防护[4]。

    　除去有害成分
    脱除原油中的水分是降低和防止H2S腐蚀的一种有效措施。因为无水的H2S不具备电解质溶液的性能,故不会使电化学反应发生。
    对海水进行过滤处理,减少海水的杂质含量,降低海水的腐蚀性。
    　添加化学试剂
    向海上平台用换热器的介质原油和海水中,添加一定的缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂、pH调节剂,来降低原油和海水的腐蚀性,
达到保护换热器的目的。
    　电化学保护
    电化学保护方法有阴极保护方法和阳极保护方法两种。阴极保护是将金属的电位向负调节,使金属进入E-pH图的不腐蚀区,
从而降低或抑制阳极的腐蚀,可通过外加电流和牺牲阳极两条途径来实现。阳极保护指采用外电源将保护的具有钝性的金属电位
向正方向移动(即阳极极化),使其电位进入E-pH图的钝化区,从而抑制金属腐蚀[10]。
   
　防腐技术展望
    海上平台换热器的腐蚀失效形式很多,我们要具体问题具体分析,抓住腐蚀失效的主要形式,采取相应的解决方法。
目前的平台换热器采用了几乎上述的所有防腐蚀措施,但是都没有从根本上解决换热器的腐蚀问题。
    从换热器腐蚀的机理分析可以看出,电化学腐蚀和应力腐蚀是导致海上平台换热器的主要的腐蚀类型。
因此换热器的防腐应主要从电化学保护和降低设备的应力水平两方面着手。关于电化学腐蚀,目前阴极保护法已在国外的海
上平台换热器上得到很好的应用,一般说来,大型换热器常采用外加电流阴极保护,小型海水换热器则多用牺牲阳极的阴极保护,
可在一定程度上减缓换热器的腐蚀。在阴极保护方面要深入研究换热设备上的电位分布,并研究相应的措施使得电位的分布更加均匀,
并满足钝化的需要,并研制高可靠的控制器。关于设备内的应力,除换热设备内承受的压力载荷外,设备内的问题梯度、设备的振动、
流体的冲击、设备上的局部应力集中以及设备在制造过程中产生的残余应力等均会在设备上产生高应力区域,这些区域的存在均会加速
设备的腐蚀。因此有必要从设计、制造和运行三个方面着手,优化设备的运行环境。在设计方面通过优化结构,并进行详细的热-固耦合应
力分析,降低最大应力幅值。在制造中严格控制残余应力,在运行中通过控制操作参数,降低设备的振动和流体的过量冲击。