對某水煤氣換熱器內換熱管在短期失效的原因進行分析，從宏觀表面和腐蝕層的化學分析可知，腐蝕物中主要是氧化鐵和碳酸鈣。分析其原因，主要是殼程中的循環水處理處于開放狀態，導致水內部含氧量以及無機鹽超標，在高溫下容易與金屬管壁作用，發生腐蝕現象。針對上述問題，分別從換熱器和循環水處理兩方面提出相應措施。并在日常管理中實行實時監控，且進行定期清洗。
換熱器是大型壓縮機機組中不可缺少的換熱裝置，它的高效運行是壓縮機機組正常運行的必要條件，也是壓縮器內工藝氣體的溫度在安全范圍內的保證。在設計范圍內，換熱器的換熱效率和壽命與多種因素密切相關。其中，換熱管內外介質的組成對換熱管束的腐蝕有顯著的影響。
某煉化公司一臺水煤氣壓縮機換熱器，管內介質為水煤氣，管外介質為循環水。換熱器殼程溫度在３０℃～１２０℃，管程工作溫度在２０℃～４０℃，工作壓力在０.２ＭＰａ～１.２ＭＰａ。該換熱器的換熱管管束在短期內（＜６個月）便發生泄漏。導致泄漏的原因很多，本文從多方面分析泄漏的原因。在分析的基礎上，對介質的組成、換熱管束的清洗以及后續的實時檢測提出相應的措施，以保證換熱器工作效率及使用壽命。
１工藝分析
該換熱器管束材料為２０號鋼，管程與殼程內介質分別為水煤氣和循環水。管內介質組成及循環水指標如表１和表２所示。
２泄漏原因分析
２.１宏觀形貌
取泄漏管束中的一段進行分析，如圖１所示。從圖１中可以看出，換熱管內外部銹蝕嚴重，有泄漏孔出現。換熱管外部有黃色的銹跡，管內部的顏色相對較深，黑色銹跡。此外，還有許多點蝕坑出現。將腐蝕層外側黃色銹跡除去后發現內側呈黑色。說明除了在換熱管外部有大量的氧化亞鐵存在外，其里層已經被深度氧化成氧化鐵。
２.２腐蝕物成分分析
對換熱管腐蝕層成分進行分析，具體數據如第１５５頁表３所示。從第１５５頁表４的２０號鋼中元素的標準含量對比可以看出，腐蝕層中含有大量的Ｏ、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｌ以及少量的Ｃａ和Ｍｇ存在。這說明腐蝕層具有大量的氧化鐵和氧化亞鐵存在。與圖１中所觀測的外觀形貌相對應，即，氧化亞鐵呈現出黃褐色，氧化鐵則呈現出黑色。Ｓｉ的含量符合２０號鋼標準的規定；Ｃａ離子以碳酸鈣和硅酸鈣的形式存在；Ｍｇ離子的存在加速管道的結垢；除此以外，大量Ｃｌ元素的存在加速了對２０號鋼材電腐蝕。
２.３金相分析
圖２所示為原管管壁和除銹后管壁的金相圖。從圖２ａ）中可以看出，２０鋼管經過冷拔后，基材呈帶狀，白色的為拉伸的鐵素體，拉伸方向沿管子縱向方向；黑色的為珠光體。對比圖２ｂ）和圖２ａ），除銹拋光后的金相組織沒有發生改變。由此可以判斷，該換熱管的基材符合標準，不是造成泄漏的原因。
通過宏觀形貌、微觀形貌以及腐蝕層的化學元素分析可知，管束內外表面均發生了腐蝕，且外表面的腐蝕厚度大于內表面的腐蝕厚度，泄漏孔由外表面穿向內表面。主要原因是循環水中存在較高的Ｏ含量，Ｃｌ、Ｃａ和Ｍｇ離子的含量也超標。而在實際生產中，該循環水處理為開放式，水中含有大量的Ｏ２存在。換熱設備在高溫高壓下工作，由于換熱管與介質的導熱系數不一致，因此在換熱管附近的介質形成溫度梯度，在溫度梯度的作用下，溶解的Ｏ２被源源不斷地帶入到管壁，與其接觸并作用，這是導致換熱管束在短期內就產生嚴重泄漏的主要原因。此外，循環水中無機鹽離子的存在，對換熱管起到腐蝕作用。
３解決方案
由上述分析可知，循環水水質是造成腐蝕的主要原因。腐蝕不僅降低換熱效率，而且大大縮短了換熱器使用壽命。因此，從兩方面對換熱器進行處理。首先給換熱器除銹，然后對循環水進行處理。
１）更換和清洗換熱管
首先對該換熱管束進行整體排查，將泄漏的管進行更換。然后對換熱器進行整體化學清洗。在化學清洗前，根據腐蝕的情況確定清洗方案如下：酸洗除銹———預膜形成金屬保護膜。此外，對開放式的水處理改用封閉式的處理方式。避免水處理中含氧量的增加。
２）循環水處理
在給換熱器清洗和預膜后，還應該對循環水進行處理。為了節約水資源，根據循環水水質，篩選出適用性強的高效緩蝕阻垢劑添加到其中。目前，水處理采用的有機阻垢劑有膦酸類阻垢劑、羧酸類阻垢劑、膦酸羧酸類阻垢劑等。最常用的阻垢劑是按照一定配比的膦羧酸、聚羧酸和含磺酸鹽共聚物組成的復合緩蝕阻垢劑。這些有機酸對金屬表面形成的保護膜起到保護作用，同時對循環水中的碳酸鈣等均有良好的螯合分散和晶格畸變作用。
３）循環水日常管理
循環水管理素有“三分藥劑，七分管理”之說。在循環水正常運行后，在升溫、蒸發和冷卻的過程中，水質會發生變化。因此，日常運行主要根據水質變化情況進行及時調整，每天定時分析和上報。
與此同時，還要對容器的腐蝕速度和結垢進行測定。將一定規格的金屬掛片安裝在循環水出口管線上的引出管中，一個月后取出稱重。根據掛片的失重情況，可判斷腐蝕速度。根據《工業循環水冷卻水處理設計規范》（ＧＮ５００５０－２００７）規定，冷熱設備碳鋼管關閉的腐蝕速度＜０.０７５ｍｍ／ａ。采用監測換熱器法，模擬換熱器的操作條件，用飽和蒸汽作介質。運行一個月后取下測算腐蝕率和黏附速率，污垢熱阻反映結構情況。要求達到《工業循環水冷卻水處理設計規范》（ＧＮ５００５０－２００７）規定：換熱設備水側管壁的年污垢熱阻＜３.４４×１０－４ｍ２·ｋ／ｗ；水面污垢沉積速率≤２０ｍｇ／ｃｍ２·月。
４結語
通過上述分析可知，本文中換熱管材質合格，造成換熱管束短時期失效的主要原因是循環水水質的問題。因此，針對該問題提出了解決方案。首先對腐蝕嚴重的換熱管清洗。其次，對循環水水質進行阻垢緩蝕處理。在正常運行后，分別對換熱管的腐蝕和循環水的水質進行監控。保證換熱器在設計工況下進行運行的同時，定期進行清洗以使換熱器達到高效換熱并延長使用壽命。
