柔性防腐蚀涂料在水冷器上的应用与评价

(中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司,广东 揭阳 515200 )

1 水冷器防腐蚀技术发展历程

上世纪50年代中后期，国内石化行业开始采用环氧改性酚醛涂料对水冷器管束进行防腐蚀。环氧改性酚醛涂料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，进行水冷器的内外防腐蚀。由于环氧改性酚醛涂料保存时间较短，需要配套做反应釜，随时用随时合成，易产生失效结块，质量不稳定。另外，环氧改性酚醛涂料需要做升温固化，对操作要求较高，带来质量节点较多、不易管控等问题。但其良好的耐温性能(120 ℃)及优良的耐蚀性在当时是比较先进的，在石油化工水冷器防腐蚀领域风行了近20余年。

上世纪70年代末，国家海洋局下属的天津淡化水研究所在国内研制出以环氧树脂为基础的代号7910树脂防腐蚀涂料，以成品形式推广到市场。该产品性能稳定，耐温可达到100 ℃，由于使用过程中其耐温性较低，附着力有限，因此，没有得到广泛应用。同时，国内炼化企业曾尝试采用渗铝技术应用于水冷器防腐蚀，经过5年投入使用，证明“不可用于含有电解质”系统的防腐蚀。

上世纪80年代中期，国内研制出代号为TH847的海水冷却器专用防腐蚀涂料，其最大特点是附着力有了显著提高，耐温性可以达到150 ℃，导热系数2.857 W/(m·K)，其良好的导热性不会影响冷却器的传热效率。

随着国家经济的快速增长，能源需求暴增，国内炼化企业大量加工中东、南美高硫及含盐原油。换热器检修及装置停工后需要进行蒸汽吹扫，蒸汽吹扫温度在160～190 ℃，最高温度甚至达到270 ℃。TH847防腐蚀涂层经高温蒸汽吹扫后，出现脱皮、碳化等现象。脱落的防腐蚀涂层进入水冷器管箱、浮头以及装置系统中，造成管线、机泵堵塞。TH847涂层碳化后团聚在设备内部，造成了一定的危害。

为解决这一问题，天津海水淡化研究所采用漆酚改性，并添加导热性较好的添加剂，在涂料的耐温方面做了大量的工作，研制出代号为TH901的防腐蚀涂料，该涂料可以耐受200 ℃蒸汽吹扫，TH901防腐蚀涂料被国内炼化企业大量采用。使用期间发现TH901防腐蚀涂料耐蚀性、耐水性、耐化学品及抗蒸汽吹扫能力比TH847涂料有明显提高；但其固化升温后的涂料质脆，在防腐蚀、吊装、运输及安装过程中,管束上的涂层易产生裂纹及脱皮[1]。

09Cr2AlMoRe和08Cr2AlMo低合金钢等材料在海水及循环水水冷器上使用证明,其性能与普通碳钢相比没有优势，甚至比碳钢更易产生晶间腐蚀[2]。

中石油某石化公司连续重整装置预加氢进料冷凝冷却器，设备规格型号为BJS800-2.5-170-6/25-2II，材质08Cr2AlMoRe，管程入口温度5～20 ℃，出口温度30～40 ℃，介质为海水，经过加压、氯化处理，旋转过滤工作压力0.3 MPa;壳程温度100 ℃，介质为汽油、氢气，壳程工作压力2 MPa,该设备使用9个月即告报废。某石化公司在2011年至2013年期间，使用08Cr2AlMo制作的水冷器管束,有20余台投用10至18个月也报废。

2 柔性EFT涂料特点

从国内水冷器防腐蚀技术发展历程分析，水冷器防腐蚀涂料应具有以下性能：

(1)稳定的耐蚀性能，尤其是耐水性、抗渗透性。

(2)良好的耐温性能，具有耐200 ℃以上的高温性能，目前树脂类柔性EFT涂料耐温性最好的为漆酚涂料。

(3)具有抗变形性能，改善其脆性。

柔性EFT聚硅氧烷改性漆酚涂料是在代号TH901防腐蚀涂料基础上研究开发的，该涂料继承了TH901涂料的耐蚀性、耐温性及抗磨性等优良特性，并在柔韧性、附着性及低温固化性等方面有所改善,适用于炼化企业水冷器防腐蚀。

3 柔性EFT涂料的问题及解决办法

早期使用过程中，在个别炼化企业检修期间蒸汽吹扫后发现管板EFT涂层出现鼓泡现象，针对这个问题，专门定制了EFT涂料来增加管板部位涂层硬度。

造成管板EFT涂层鼓泡现象的原因主要有以下3个方面：

(1)水冷器停工检修期间，蒸汽吹扫在管箱和浮头中产生大量的泥沙颗粒，蒸汽在该部位发生射流及部分液相气化，泥沙击打在涂层表面，产生针孔，在蒸汽吹扫环境条件下液相变气相体积膨胀，导致涂层发生局部鼓泡现象。

(2)水冷器管束在回装时，采用千斤顶等硬质工具回装管束，造成管板涂层破坏。

水冷器防腐蚀涂层总厚度是决定其防腐蚀效果和使用寿命的重要因素之一。国家标准及行业标准对设备与结构的涂层总厚度有各自的规定。如SH/T 3022—2011《石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范》规定：强腐蚀环境、重要和维修困难部位的涂层厚度不小于250 μm。

4 结论及建议

(1)柔性EFT涂料涂装前处理采取碱洗除油→酸洗除锈→中和钝化基本工序。由于难以达到喷砂后的粗糙度和洁净度，柔性EFT涂料使用寿命难以和喷砂处理后涂装的防腐蚀涂料相比。另外外壁涂料多采用淋涂方式，淋涂后的质量缺乏检查手段，所以柔性EFT的管束涂层质量需要改善。建议采取磷化表面处理，管束全浸或半浸滚动涂装工艺以解决此项问题。

(2)柔性EFT涂料不如喷纱处理后的防腐蚀涂料使用寿命，建议减少或降低管板部位焊口的应力腐蚀开裂，以及管束安装过程中可能因磕碰造成的涂层破损，并在水冷器管箱及浮头应辅以阴极保护。循环水采用镁阳极，循环水混用中水建议采用铝阳极和镁阳极两种阳极搭配。水冷器使用循环水或中水采用“镁包铝”复合型牺牲阳极防护效果更佳。