[发明专利]一种换热器管束外壁牺牲阳极保护系统

说明书

一种换热器管束外壁牺牲阳极保护系统，包括支耳、吊环螺钉、固定管板、防冲板、定距管、挡板、弓形折流板、滑道、拉杆、异形折流板、螺母、浮动管板和管束，其特征在于，在所述的管束之间间隔分布设有相同轴向的多根牺牲阳极，牺牲阳极替换原有的部分管束；牺牲阳极穿过所述的弓形折流板，并支撑固定在固定管板与浮动管板之间。本发明的优点是：突破了牺牲阳极在换热器壳程走水结构对所有管束进行保护的难题，通过计算机仿真设计计算，科学合理地确定牺牲阳极的分布位置、数量，棒状的牺牲阳极结构完全实现了在换热器空间上阴极保护作用均匀化分布。通过防腐涂层和牺牲阳极联合保护可实现水冷器运行寿命至少延长6年。

技术领域

本发明涉及换热器管束外壁防腐蚀技术，具体是一种换热器管束外壁牺牲阳极保护系统，属于腐蚀与防护技术领域。

背景技术

现代大型石油化工装置均要求连续、平稳、安全运行，这就对设备的可靠性提出了更高的要求。换热器是石油化工领域中的重要设备，约占企业建厂投资费用的20%，其中碳钢材质的水冷器约占换热器总数的30%。当水冷器中的循环水与温度较高的介质换热时，极易使水侧管壁结垢；当循环水流速低且水质较差时，也会使管壁上积聚粘泥。垢层和粘泥不但增加了热阻使设备换热效率下降，而且极有可能使水冷器运行过程中发生内漏。对于单台无备用的水冷器，检修需生产装置退料局部停工，造成严重的经济损失；内漏后在线切除检修的水冷器增加了检修费的额外支出，使生产装置处于应急态，同时检修可能带来很多操作风险。据不完全统计，化工生产过程中每年报废的换热器中，1/3为水冷器，水冷器经常性的发生腐蚀内漏，已经成为影响企业正常生产的重大问题。很多新的碳钢水冷器管束没有采取有效大的防腐措施，使用不到一年即会发生管束腐蚀甚至穿孔的情况。如将碳钢升级为不锈钢，不但要考虑成本费用的翻倍支出，而且循环水中一定浓度的氯离子，将对不锈钢造成腐蚀穿孔或应力腐蚀开裂损伤。

现有技术中，换热器设备上应用较多的防腐蚀技术是提高设备材质的耐蚀等级和涂敷防腐蚀涂料，但提高设备材质的耐蚀等级会大幅度增加建造成本，比如钛合金换热器。对碳钢材质水冷器的腐蚀问题，主要还是采用涂层防腐的办法。

50年代后期，即1958年伊始，大连石化公司最早采用环氧改性酚醛涂料进行换热器防腐（同期的大连化学工业公司亦如此），环氧改性酚醛顾名思义就是将环氧树脂与酚醛树脂通过物理混合后，依靠其特有的互为固化剂的特征，进行冷却器的管内外防腐，为改善其导热性，也添加约30%左右的石墨粉。酚醛涂料由于其保存时间短的特性，需要配套做反应釜，随时用随时合成，其存在的主要问题是产品不稳定，容易失效结块，故限制了其使用。此外，环氧改性酚醛树脂涂层需要做升温固化，对操作要求较高，实施不便。但即便如此，其良好的耐温性能（120℃）在当时是最先进的，此方法大概在国内风靡了近20余年。

到了上世纪70年代末，国内研制出以环氧树脂为基础的7910树脂防腐涂料，产品性能稳定，有一定的耐温性，可以达到100℃，在国内炼化单位大量使用，使用过程中慢慢暴露出其附着力低的不足，加之耐温性较低，因此没有像环氧改性酚醛那样被广泛认可。

到了80年代中后期，国内天津海水淡化研究所研制出一种叫CH784和TH847的海水冷却器专用防腐涂料，当时的国家科委还专门颁布了“国家科委成果办”《关于推荐“TH－847碳钢水冷器防腐涂料”的函》在国内推广使用，1988年当时的中石化总公司下发的《中石化（88）生机字123号》文中曾明确指出：“总公司重申，应从设计、制造开始，凡是新制造出厂的冷换设备必须涂上防腐涂层；检修更换投入使用的水冷芯子也必须涂上防腐涂层”。

TH847最大的特点是附着力有了一个显著的提高，耐温性可以达到120-150℃。但随着国内大量引进含硫原油及其加工工艺，发现TH847不耐装置停工前的蒸汽吹扫，饱和10公斤蒸汽吹扫温度大概在160-190℃甚至更高，如此高温度的蒸汽吹扫，使得TH847涂料像面条一样被吹扫出来进入到冷却器管箱、浮头、甚至于造成装置中的管线、机泵堵塞，清理困难，有的部位TH847涂料全部碳化，堆积在设备内部，而蒸汽吹扫又不可能避免，上述原因限制了TH847的使用。