天然气加热炉腐蚀机理及影响因素

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1、万方数据专论石油化工腐蚀与防护C砸∞商帆＆ProtectioninPetrochemicalIndustry207，24(6)·37·天然气加热炉腐蚀机理及影响因素杨志刚1’2王长宁2刘立2张新发2王成迭2李世勇2(1．西安交通大学博士后流动站，陕西西安710049；2．中国石油天然气集团公司长庆石油勘探局，陕西西安710021；)摘要：中国石油囊然气股份有限公司长庆石化分公司第一采气厂在对加热炉现场使用工况条件、运行现状调查的基础上。分析研究了加热炉腐蚀机理及其影响因素。研究结果表明：水中存在的腐蚀性离子争溶解的CQ及02等在受热条件下对

2、加热炉产生严重庸蚀；加热炉腐蚀主要表现为氧腐蚀、腐蚀性离子腐蚀、酸腐蚀、铁垢腐蚀、干涅线属蚀和碱庸蚀等几种；影响腐蚀的主要因素有水中的溶解02，C02，pH值。热负荷，肩蚀性离子以及溶解性固体(盐分)等。关键词：加热炉腐蚀机理氧腐蚀防护措施中国分类号：Ⅺ4文献标识码：B文章编号：1007—015x(2007J06—0037—03中国石油天然气股份有限公司长庆石化分公司第一采气厂基于净化及输气目的，需对天然气进行加热节流处理使天然气压力由15—22MPa经一次性节流降至0．4MPa以下。加热炉采用北京超拓科技发展公司生产的多井式天然气加热炉，

3、一台加热炉设四组加热盘管。可同时对四口井的采出天然气进行加热和节流。加热炉的安全使用和热传递效率直接影响天然气的安全平稳生产。但目前集气站加热炉腐蚀、结垢严重，热传递效率降低，严重的会引起事故Ⅲ。l现场调查1．1加热炉使用工况加热炉以天然气为燃料、以水为载热体(水浴)对待节流的天然气进行加热。在加热炉中天然气走管程、水容于炉壳，其结构见图1。补充水烟气警图1加热妒示意1．2加热炉腐蚀状况加热炉通过一定时间运行后检查发现：(1)加热炉水侧炉壁上部腐蚀严重；(2)加热盘管内部(天然气侧)只有轻微的腐蚀，而加热炉盘管外壁则锈蚀严重，管壁上附有一层

4、很厚呈红褐色和黑色的坚硬锈层；(3)整个炉壳的炉壁、盘管壁上的附着物有的呈黑色毛刺状、有的呈黑色锈瘤状，烟气管水侧还附有鳞片层状锈蚀物，另有一些颗粒状黑色粘性附着物；(4)清洗后发现附着物下金属表面呈现出程度不同的麻点、凹坑、沟槽及蚀坑等。对加热炉的腐蚀形态观测后发现：加热炉的腐蚀主要表现为全面腐蚀(均匀腐蚀)、溃疡状腐蚀、斑点状腐蚀等，其中溃疡状腐蚀及斑点腐蚀是产生毛刺状锈物的主要原因。2加热炉腐蚀机理及影响因素加热炉水侧不同部位的腐蚀及形态各不相同，产生这些现象的主要原因与不同部位的热工状态和不同的腐蚀原因等诸多因素有关。第一采气厂加热

5、炉用水为靖边基地的生活用水(地下水)，该水属低碱、低硬度水质，水中存在着腐蚀性离子和溶解的c02及02，它们的存在会在受热条件下对金属产生严重腐蚀【2】。2．1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n】。对于水源确定的密闭系统而言，氧腐蚀的腐蚀速率随温度升高一直呈直线上升趋势；对开收稿日期：2006—07—21；修稿日期-'2007—10—23。作者简介：杨志刚(1973一)，男，汉族，西安交通大学与长庆石油勘探局联合培养博士后，主要从事油气

6、田环境保护和油田化学方面研究工作，发表论文10余篇，EI收录5篇，获省部级科技二等奖1项，局级科技进步奖3项。万方数据·38·石油化工腐蚀与防护第24卷路系统而言，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是通过对氧在水中的溶解度的影响而实现的。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，因此可以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。炉

7、水温度对氧腐蚀的影响见图2。仝k‘3＼■馏基簋02040∞1∞120温度／℃图2温度对氧腐蚀速率的影响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，这是因为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；另一方面，在整个炉水的微循环体系中，上部及烟气管周围的水温要明显高于其他部位，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

8、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