冷却水致锌粉炉冷凝器穿孔的对策

冯志明1，邓文艳1，汪平2
（1.湖南医学高等专科学校，湖南 长沙410006；2.湖南师范大学 化学化工学院，湖南 长沙 410006）

　　摘　要：由于冷却水中悬浮物含量过高（75.4mg/L），污垢沉积，导致垢下腐蚀，引起锌粉炉冷却器穿孔。采用5％－7％HCl+0.5％HF清除冷凝器污垢和腐蚀产物，再通过冷却水预处理减少悬浮性杂质，调节pH7.5－8.0，加入水处理剂，腐蚀基本得到控制。
　　关键词：锌粉炉；冷凝器；腐蚀；悬浮物
　　中图分类号：TU991.42
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009－2455（2002）01－0020－01

　　某厂锌粉炉冷凝器内外壳分别为8mm和4mm厚碳钢板，冷却水为井水直流冷却。该锌粉炉设计使用年限为5-6a。投产3a后，冷凝器外壳出现穿孔，经焊补后虽能临时堵漏，但不久其它地方又出现腐蚀穿孔，严重影响生产的正常进行。鉴于上述情况，通过割板观察等方法，对腐蚀原因进行了分析，采取了相应的保护措施，取得了较好的效果。

1 腐蚀原因分析

1.1 水质原因
　　冷却水取自井中，pH 6.2－6.6，未经处理，出口水温度为50－60℃。水中泥沙等悬浮物含量较高，可溶性杂质以钙、镁离子和硅酸盐为主（见表1）。

表1 冷却水水质 悬浮物/（mg.L^-1) 总溶固含量/（mg.L^-1) 总碱度（mmol.L^-1) 总硬度（mg.L^-1) 75.4 349 1.97 30.72

　　根据Langelier饱和指数和Ryznar稳定指数对 水质进行判断。
　　pHs＝（9.7+A+B）－（C+D）＝（9.7+0.15+1.48）－（2.00+1.88）＝7.45
　　L.S.1=pH－pHs＝－（0.85-1.25）＜0
　　R.S.I.＝2pHs－pH＝8.3-8.7＞6
　　由计算结果可知，冷却水为腐蚀型水质。
　　冷凝器蒸气侧温度为200－300℃，直流冷却水中溶解氧丰富，因而极易发生溶解氧全面腐蚀，且腐蚀速度较快。
　　井水未经处理，悬浮物含量较高（75.4mg／L）。经割板观察，冷凝器底部有30－40cm高泥沙等杂 质淤积层，夹杂有铁的腐蚀产物而呈棕黑色。金属腐蚀使内壁变薄，污垢层增厚。冷凝器内壳壁厚尚余4－2.5mm，外壳壁厚尚余2－2.5mm，内部腐蚀不 均匀，内壳腐蚀较外壳严重，上部腐蚀较下部严重。污垢层包括沉积物和腐蚀产物，垢下腐蚀产物疏松多孔，呈红棕色，以铁锈为主（见表2）。

表2 冷凝器污垢层的化学成分　 % Fe₂O₃ CaO MgO SiO₂ 其它 55.14 22.83 4.31 8.52 9.20

1.2 污垢诱发腐蚀，导致外壳穿孔泄漏
　　金属表面的腐蚀产物疏松多孔，如果积累较多 又未清除，基体表面会变粗糙。而粗糙的表面能强烈地催化冷却水中颗粒较小的悬浮物（直径小于100nm），在受热面形成污垢。冷却水中颗粒较大的泥沙等悬浮物则因重力作用直接沉积于冷凝器底部。
　　经割板观察，穿孔多发生在腐蚀较严重的中上部，在穿孔处剥离污垢层可见明显的点蚀坑，孔径大小不一，形状不规则，在点蚀坑处产生穿孔。未穿孔处壁厚约2mm左右。经鉴定，腐蚀类型为点腐蚀。冷凝器内壁污垢层疏松多孔，其密度不足碳钢的二分之一，热阻为碳钢的50－100倍。传热严重受阻，基体温度升高是加速腐蚀的重要因素。由于冷凝器投产以来从未进行过清洗，污垢积累较多。在垢层滞流区因局部蒸发浓缩而诱发垢下点腐蚀，在点蚀坑形成闭塞腐蚀电池（OCC）^[1]。由于OCC有自催化特性，且冷却水温度较高，加速了点腐蚀的发展，导致穿孔泄漏。

2 对策

2.1 化学清洗
　　对穿孔处进行焊补后，清除污垢，防止点腐蚀快速发展。由于冷凝器从未进行过清洗，污垢较多且难于清除，采用无机酸对冷凝器进行了停炉清洗。酸洗液组分为5%-7%HCl+0.5%HF+0.5%Lan-826。污垢清除后对冷凝器内表面进行预膜，预膜液组分为480mg/L六偏磷酸钠+120mg/L一水硫酸锌+40-60mg/L钙盐，pH值控制在6-7，在40-50℃下预膜8-12h。
2.2 加强水质处理
　　通过30-50mg/L硫酸铝絮凝、沉淀和过滤等对井水进行预处理，使泥沙等悬浮物含量小于10mg/L，调节pH7.5-8.0，定期加入杀菌剂（20-30mg/L 1227)和10-20mg/LATMP+10-20mg/L HEDP+2mg/L BTA进行水质处理，加强日常监测，确保循环冷却水正常运行。
　　经处理后的冷凝器经过一年多的运行观察，腐蚀基本得到控制，未再穿孔泄漏，延长了使用寿命1.5-2a。

参考文献

　　[1]杨武，等.金属的局部腐蚀[M].北京：化学工业出版社，1998.

　　作者简介：冯志明（1962-），男，湖南湘潭人，副教授，主要从事金属腐蚀研究，电话（0731）8912497