换热器管束腐蚀案例分析及预防

换热器管束腐蚀案例分析及预防

摘要：管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传

热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料

（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。换

热器是化工装置中重要的设备之一。换热器工作原理是由管壳程中两种不同介质

再在换热管壁两侧进行流动，达到动态平衡来起到冷热介质热量交换的作用。常

用的换热管尺寸为Φ19x2和Φ25x2．5。常规化工设备，碳钢设备腐蚀量取2mm

到2．5mm，设备壁厚最薄取8mm，所以与其他化工设备相比较换热管的壁厚特

别薄，容易进行产生腐蚀穿透的现象。一旦换热管发生腐蚀穿透现象，换热器中

压力高侧介质会流入压力低侧介质，破坏压力平衡，物料平衡和温度平衡状态。

介质泄露会引发下游物料被掺混、催化剂中毒、计划外停产检修的事故。对于泄

露的管束，一般无法进行更换，通常采用的维修方法为通过对壳程打压的方式找

出泄露的换热管，将泄露的换热管两端用管堵堵住。堵住以后此换热管封闭，换

热器面积会减小。当换热器管热面积小到无法满足换热性能要求，则需要更换换

热器。文章以某工厂为例，对其换热器管束腐蚀情况进行了详细的分析，希望能

够给相关人士提供重要的参考价值。

关键词：换热器；管束；防腐蚀

引言：合理设置换热器结构，规避不必要的腐蚀，决定着化工生产装置长期

稳定的运行及安全的生产。换热器作为化工生产装置中重要部分，对换热器结构

设计提出了特殊的要求。设计人员需要储备扎实的基础知识和丰富的工程经验，

设计前充分考虑各种影响因素，设计出满足长期运行的换热器设备。

1.换热器目前的运行工况

某工厂甲醇-凝结水换热器1190-E1102A/B管束与管板自2017年4月份以来

连续泄漏5次，泄漏频率明显提高，严重制约生产，烯烃中心申请质量技术部委

托设计院，对此换热器的材质和工况进行重新核准，核准此管板和管束材质能否

长期满足此工况运行，如果材质比较低，请给出升级后的材质建议，便于中心立

刻上报采购计划，解决换热器泄漏的难题。管程：介质凝结水，出入口工作温度120/162℃，工作压力0．3MPa。壳程：介质甲醇，出入口工作温度76/100℃，

工作压力0．8MPa。

2.换热器目前材质

规格型号BJS1300-2．5-465-6/25-41，管板材质16MnIII，换热管材质10#钢，

每台管束共有1024根换热管，4管程，单台换热面积为467．1平方，上下重叠

式安装。管程介质凝结水，壳程介质甲醇。

3.腐蚀介质的影响

换热器管程介质为加氢反应流出物，管程操作温度为240～260℃，操作压力

为 3.5ＭＰａ，该环境下加氢反应流出物中的腐蚀介质硫化氢、氨、水、氯化氢、氢均呈气相存在，可能对管束造成硫化氢＋氢气腐蚀和氢损伤，而管束材质选用

了耐硫化氢＋氢气腐蚀和氢损伤的0Crｒ18ni10Ti奥氏体不锈钢，因此，其腐蚀轻微。腐蚀介质中虽含有氯元素，但其以气相化合物的形式存在，不可能导致管束

性氯化物应力腐蚀开裂。因此，管程腐蚀介质不是导致管束开裂的主要影响因素。换热器壳程介质为冷低分油，操作温度为144～219℃，操作压力为0.6ＭＰａ，

该环境下冷低分油中存在液相水，部分腐蚀介质溶于水中形成电化学腐蚀溶液，

对换热管造成腐蚀。该冷凝水ph值为9.12，呈碱性，硫化氢含量较高，氯离子