对某水煤气换热器内换热管在短期失效的原因进行分析，从宏观表面和腐蚀层的化学分析可知，腐蚀物中主要是氧化铁和碳酸钙。分析其原因，主要是壳程中的循环水处理处于开放状态，导致水内部含氧量以及无机盐超标，在高温下容易与金属管壁作用，发生腐蚀现象。针对上述问题，分别从换热器和循环水处理两方面提出相应措施。并在日常管理中实行实时监控，且进行定期清洗。

换热器是大型压缩机机组中不可缺少的换热装置，它的高效运行是压缩机机组正常运行的必要条件，也是压缩器内工艺气体的温度在安全范围内的保证。在设计范围内，换热器的换热效率和寿命与多种因素密切相关。其中，换热管内外介质的组成对换热管束的腐蚀有显著的影响。

某炼化公司一台水煤气压缩机换热器，管内介质为水煤气，管外介质为循环水。换热器壳程温度在３０℃～１２０℃，管程工作温度在２０℃～４０℃，工作压力在０.２ＭＰａ～１.２ＭＰａ。该换热器的换热管管束在短期内（＜６个月）便发生泄漏。导致泄漏的原因很多，本文从多方面分析泄漏的原因。在分析的基础上，对介质的组成、换热管束的清洗以及后续的实时检测提出相应的措施，以保证换热器工作效率及使用寿命。

１工艺分析

该换热器管束材料为２０号钢，管程与壳程内介质分别为水煤气和循环水。管内介质组成及循环水指标如表１和表２所示。

２泄漏原因分析

２.１宏观形貌

取泄漏管束中的一段进行分析，如图１所示。从图１中可以看出，换热管内外部锈蚀严重，有泄漏孔出现。换热管外部有黄色的锈迹，管内部的颜色相对较深，黑色锈迹。此外，还有许多点蚀坑出现。将腐蚀层外侧黄色锈迹除去后发现内侧呈黑色。说明除了在换热管外部有大量的氧化亚铁存在外，其里层已经被深度氧化成氧化铁。

２.２腐蚀物成分分析

对换热管腐蚀层成分进行分析，具体数据如第１５５页表３所示。从第１５５页表４的２０号钢中元素的标准含量对比可以看出，腐蚀层中含有大量的Ｏ、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｌ以及少量的Ｃａ和Ｍｇ存在。这说明腐蚀层具有大量的氧化铁和氧化亚铁存在。与图１中所观测的外观形貌相对应，即，氧化亚铁呈现出黄褐色，氧化铁则呈现出黑色。Ｓｉ的含量符合２０号钢标准的规定；Ｃａ离子以碳酸钙和硅酸钙的形式存在；Ｍｇ离子的存在加速管道的结垢；除此以外，大量Ｃｌ元素的存在加速了对２０号钢材电腐蚀。

２.３金相分析

图２所示为原管管壁和除锈后管壁的金相图。从图２ａ）中可以看出，２０钢管经过冷拔后，基材呈带状，白色的为拉伸的铁素体，拉伸方向沿管子纵向方向；黑色的为珠光体。对比图２ｂ）和图２ａ），除锈抛光后的金相组织没有发生改变。由此可以判断，该换热管的基材符合标准，不是造成泄漏的原因。

通过宏观形貌、微观形貌以及腐蚀层的化学元素分析可知，管束内外表面均发生了腐蚀，且外表面的腐蚀厚度大于内表面的腐蚀厚度，泄漏孔由外表面穿向内表面。主要原因是循环水中存在较高的Ｏ含量，Ｃｌ、Ｃａ和Ｍｇ离子的含量也超标。而在实际生产中，该循环水处理为开放式，水中含有大量的Ｏ２存在。换热设备在高温高压下工作，由于换热管与介质的导热系数不一致，因此在换热管附近的介质形成温度梯度，在温度梯度的作用下，溶解的Ｏ２被源源不断地带入到管壁，与其接触并作用，这是导致换热管束在短期内就产生严重泄漏的主要原因。此外，循环水中无机盐离子的存在，对换热管起到腐蚀作用。

３解决方案

由上述分析可知，循环水水质是造成腐蚀的主要原因。腐蚀不仅降低换热效率，而且大大缩短了换热器使用寿命。因此，从两方面对换热器进行处理。首先给换热器除锈，然后对循环水进行处理。

１）更换和清洗换热管

首先对该换热管束进行整体排查，将泄漏的管进行更换。然后对换热器进行整体化学清洗。在化学清洗前，根据腐蚀的情况确定清洗方案如下：酸洗除锈———预膜形成金属保护膜。此外，对开放式的水处理改用封闭式的处理方式。避免水处理中含氧量的增加。

２）循环水处理

在给换热器清洗和预膜后，还应该对循环水进行处理。为了节约水资源，根据循环水水质，筛选出适用性强的高效缓蚀阻垢剂添加到其中。目前，水处理采用的有机阻垢剂有膦酸类阻垢剂、羧酸类阻垢剂、膦酸羧酸类阻垢剂等。最常用的阻垢剂是按照一定配比的膦羧酸、聚羧酸和含磺酸盐共聚物组成的复合缓蚀阻垢剂。这些有机酸对金属表面形成的保护膜起到保护作用，同时对循环水中的碳酸钙等均有良好的螯合分散和晶格畸变作用。

３）循环水日常管理

循环水管理素有“三分药剂，七分管理”之说。在循环水正常运行后，在升温、蒸发和冷却的过程中，水质会发生变化。因此，日常运行主要根据水质变化情况进行及时调整，每天定时分析和上报。

与此同时，还要对容器的腐蚀速度和结垢进行测定。将一定规格的金属挂片安装在循环水出口管线上的引出管中，一个月后取出称重。根据挂片的失重情况，可判断腐蚀速度。根据《工业循环水冷却水处理设计规范》（ＧＮ５００５０－２００７）规定，冷热设备碳钢管关闭的腐蚀速度＜０.０７５ｍｍ／ａ。采用监测换热器法，模拟换热器的操作条件，用饱和蒸汽作介质。运行一个月后取下测算腐蚀率和黏附速率，污垢热阻反映结构情况。要求达到《工业循环水冷却水处理设计规范》（ＧＮ５００５０－２００７）规定：换热设备水侧管壁的年污垢热阻＜３.４４×１０－４ｍ２·ｋ／ｗ；水面污垢沉积速率≤２０ｍｇ／ｃｍ２·月。

４结语

通过上述分析可知，本文中换热管材质合格，造成换热管束短时期失效的主要原因是循环水水质的问题。因此，针对该问题提出了解决方案。首先对腐蚀严重的换热管清洗。其次，对循环水水质进行阻垢缓蚀处理。在正常运行后，分别对换热管的腐蚀和循环水的水质进行监控。保证换热器在设计工况下进行运行的同时，定期进行清洗以使换热器达到高效换热并延长使用寿命。