【正文】 污垢的去除也比較容易。 （ 3）電解質(zhì)相容性 工業(yè)清洗在很多情況下只依靠表面活性劑的清洗和去污作用是不夠的，還需要添加助洗劑。 （ 6）吸附作用和解吸作用 在實(shí)際清洗過程中，為了能除去油膜和污垢，表面活性劑一定要吸附在被清洗表面上，在最后的沖洗過程中，表面活性劑還要從表面上解吸下來。 (2)對加熱爐給水進(jìn)行徹底除氧或使用除氧劑，降除 CO2 (3)控制鍋爐水的 pH 值和堿度，防止腐蝕產(chǎn)物混入 加熱爐 。在此，我真誠地向 尊敬的老師們 表達(dá)我深深的謝意！ 這篇論文是在我的 指導(dǎo)老師范曉勇 的多次指導(dǎo)下完成的。 感謝身邊所有的朋友與同學(xué)，謝謝你們四年來的關(guān)照與寬容，與你們一起走過的繽紛時(shí)代，將會是我一生最珍貴的回憶。 范 老師這種一絲不茍的負(fù) 責(zé)精神，使我深受感動(dòng)。 加熱爐腐蝕防垢技術(shù)則主要 通過對多種緩蝕阻垢劑的室內(nèi)靜態(tài)掛片 試驗(yàn) ， 得出 緩蝕阻垢劑 WG06 其腐蝕速率最小，效果最好，是理想的緩蝕阻垢劑。 榆林學(xué)院畢業(yè)論文 24 7 總結(jié) 加 熱爐水側(cè)不同部位的腐蝕及形態(tài)各不相同，產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因與不同部位的熱工狀態(tài)和不同的腐蝕原因等諸多因素有關(guān)。陽離子表面活性劑在工業(yè)清洗中只作 為食品工業(yè)的消毒和殺菌劑使用。 工業(yè) 清洗劑的要求 良好的金屬清洗劑具有潤濕性能和較高的除銹能力，對銹垢有 分散 、增溶能力，對金屬無腐蝕作用，有一定的防銹能力，對硬水及酸、堿、鹽有良好的穩(wěn)定性。 非離子表面活性劑在一般帶電的固體表面上都能產(chǎn)生吸附，盡管不能明顯改變界面電勢，但吸附的非離子表面活性劑往往在表面上形成一定厚度的吸附層，有助于防止污垢再沉積。 清洗過 程首先要能破壞銹垢在金屬表面的黏附性 ，降低其與金屬表面的結(jié)合力，同時(shí)又能阻止細(xì)小銹垢重新凝結(jié) ［ 10］ 。各種被清洗的表面的性質(zhì)很不相同，但清 洗的目的是一致的，都是除去油脂、有機(jī)殘留物和顏料污垢或銹垢。再放入超聲中進(jìn)行清洗，取出試片放在濾紙上 ,用冷風(fēng)吹干，然后用濾紙將試片包好，貯于干燥器中，放置 1h 后稱重，精確至 。 （ 5）掛片緩蝕試 驗(yàn) 量取 400 mL 試驗(yàn)用水，精確到 mL 于 500mL 錐形瓶中，將配制好的緩蝕劑溶液按設(shè)計(jì)質(zhì)量濃度值用移液管分別加入試驗(yàn)容器中，再將錐形瓶置于恒溫水浴中。 工藝流程 腐蝕試驗(yàn) 工藝參數(shù)選?。?所采用的溫度與加熱爐內(nèi)工作溫度相同，為 85℃。 ,放干水套里的水 并烘干。 (3)更 換煙囪的材質(zhì)。 (1)提高煙氣的排出溫度。 天然氣加熱爐的腐蝕研究 13 5 防腐措施 防腐措施 加熱爐的腐蝕一般不會單獨(dú)以一種形態(tài)、而是以多種形式同時(shí)出現(xiàn)，有的互為因果、有的互相促進(jìn)。在煙氣系統(tǒng)中 ,如果火頭處配風(fēng)良好 ,通過對流作用自動(dòng)抽入大量空氣 ,甲烷占混合氣體體積的 5%完全燃燒時(shí) ,煙氣中就會含有大量的剩余氧氣 ,這些氧氣會充分?jǐn)U散并溶解到煙箱，六 根煙道等煙氣系統(tǒng)的金屬內(nèi)壁上的冷凝水膜中 ,對鋼材發(fā)生溶解氧的氧去極化腐蝕。在沒有液態(tài)水時(shí) ,CO2不會發(fā)生腐蝕。主要由于堿度在熱負(fù)荷較高的部位發(fā)生濃縮使氧化物保護(hù)膜溶解而失去保護(hù)作用，使金屬產(chǎn)生 腐蝕 [6]。 氧化鐵垢腐蝕是由下列原因引起的 : (l)氧化鐵作為電化學(xué)腐蝕的陰極，在加熱條件下，垢下面的氧化鐵膜遭到破壞，使裸露的金屬碳鋼變?yōu)殛枠O而在水中產(chǎn)生腐蝕。 CO2的腐蝕過程如下： 陽極： Fe → Fe3++2e 陰極： 2CO2 +2H2O→ 2H2CO3 2H2CO3→ 2H++2HCO3 2H++2e→ H2 2CO2+2H2O+2e→ 2HCO3+H2 總反應(yīng)： Fe+2CO2+2H2O→ Fe(HCO3)2+H2 Fe(HCO3)2→ FeCO3+H20+CO2 CO2在水中的溶解度與系統(tǒng)的壓力、溫度、水的組成有關(guān) ［ 5］ 。另一方 0 40 20 60 80 100 120 敞 開系統(tǒng)密閉系統(tǒng) 腐蝕速率mm/a榆林學(xué)院畢業(yè)論文 10 面，在整個(gè)爐水的微循環(huán)體系中，上部及煙氣管周圍的水溫要明顯高于其他部位，所以在加熱盤管上部和煙氣管上氧腐蝕最為嚴(yán)重。 氧腐蝕與溫度、流速、 pH 值、鹽含量等諸多因素有關(guān) ［ 4］ 。 結(jié)垢原因 （ 1）通過對水樣的分析，作業(yè)區(qū)（尤其作業(yè)區(qū) 2）水套加熱爐所用原水具有較強(qiáng)的腐蝕傾向。 L1 SO42/ mg 由表 31 中的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可以看出：（ 1）原水進(jìn)入加熱爐后，在受熱條件下發(fā)生沉積而結(jié)垢；（ 2）加熱爐中有大量的鈣垢產(chǎn)生；（ 3）兩種水源中，作業(yè)區(qū) 2 原水和爐水是典型的負(fù)硬度水質(zhì)，在溶解氧存在的情況下，具有極強(qiáng)的腐蝕傾向 。(2)加熱盤管內(nèi)部 (天然氣側(cè) )只有輕微的腐蝕，而加熱爐 管外壁則銹蝕嚴(yán)重，管壁上附有一層很厚呈紅褐色和黑色的 堅(jiān) 硬銹層 。 三級節(jié)流后壓力 ( 輸壓 ) , 氣流溫度 14℃ ( 即計(jì)量溫度、輸溫 , 計(jì)量溫度要求為 12～ 18℃ ) 。 以下 煙氣的組分分析燃料是臥 89 井自產(chǎn)的天然氣 ( 氣質(zhì)參數(shù) : 比重 , 體積含量 CH4 占 %, H2S 占 %, CO2 占 %) , 助燃劑 空 氣 是通過對流自然抽入 , 燃燒后的煙氣從火筒 ( Φ 273 7 1500) 流 進(jìn) 6 根水平煙道 ( Φ 76 6 2500) , 充分進(jìn)行熱交換后 , 再從垂直的煙囪以對流方式排出去 , 煙氣的壓力是 1atm。 加熱爐腐蝕狀況 水套加熱爐是一種為天然氣加熱的間接加熱器 , 以天然氣作為燃料 ,火頭 ( 燃燒器 ) 噴出火焰 , 隨著對流作用 , 高溫?zé)煔庀蚝罅鲃?dòng) , 由火筒經(jīng)過煙道從出口進(jìn)入煙箱 , 然后經(jīng)煙囪排入大氣。 天然氣加熱爐工作時(shí) ,用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量加熱需要加熱以達(dá)到工藝要求的工業(yè)用天然氣。目前國際上采用的適用性評價(jià)技術(shù)對含有腐蝕缺陷的管道是否能繼續(xù)使用、如何繼續(xù)使用 ,對含腐蝕缺陷管道的未來發(fā)展、管道的檢測周期及維修周期等重要參數(shù)都給出了定量的評價(jià)方法。為此 ,分析了天然氣加熱爐傳熱的薄弱環(huán)節(jié)及其強(qiáng)化措施 ,針對天然氣加熱爐大筒體內(nèi)換熱面的常規(guī)布置形式存在的缺陷 ,提出了 天然氣加熱爐的腐蝕結(jié)垢原因分析、腐蝕機(jī)理及影響因素、防腐措施、 加熱爐清洗與緩蝕阻垢技術(shù) 等內(nèi)容 。由腐蝕所造成的停工、停產(chǎn)、滴、漏等事故，既污染了環(huán)境，也危害人民健康，同時(shí)也增加了油氣田的生產(chǎn)成本，影響了油田的正常生產(chǎn)，腐蝕問題已經(jīng)影響到石油工業(yè)的生存與發(fā)展。加熱爐煙道金屬內(nèi)壁則 最易發(fā)生 CO2酸性腐蝕 以及溶解氧引起的氧去極化腐蝕。 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 天然氣加熱爐的腐蝕研究 作 者 高海菲 院 (系 ) 化學(xué)與化工學(xué)院 專 業(yè) 油氣儲運(yùn)工程 指導(dǎo)教師 答辯日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠信責(zé)任書 本人 鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是 本人 在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。 加熱爐的安全使用和熱傳遞效率直接影響天然氣的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。因此， 防止或減緩腐蝕的 危害， 研究 防腐 技術(shù) 和 提高防腐 管理水平，不僅可延長設(shè)備使用壽命，為企業(yè)取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也 可為社會節(jié)約大量的金屬材料，具有重大的社會效益。 從而達(dá)到節(jié)能降耗和提高天然氣加熱爐效率的目的。但是大量的國內(nèi)外研究資料表明 ,對壓力容器和管道腐蝕的適用性評價(jià)技術(shù)還很不完善 , 對加熱爐的腐蝕情況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn) ,加熱爐的腐蝕主要表現(xiàn) 為氧腐蝕、腐蝕性離子的腐蝕、酸腐蝕、鐵垢腐蝕、干濕線腐蝕、堿腐蝕，其中氧腐蝕是最主要原因。燃料和空氣經(jīng)燃燒器混合后噴入大筒體下部一側(cè)的火筒燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?,煙氣經(jīng)火筒折入大筒體下部另一側(cè)的煙管束 ,最后經(jīng)煙囪向上排入大氣。在該流動(dòng)過程中 , 高溫?zé)煔饧訜峄鹜?、煙?, 然后使水套中的水被加熱 , 再通過熱水將浸浴于其中的高壓管線里的天然氣加熱到指定溫度以上 , 使天然氣在降壓過程中產(chǎn)生節(jié)流降溫效應(yīng)時(shí)不發(fā)生水化物冰堵。在 1atm 下 , 甲烷燃燒的濃度范圍 5～ 15%( 體積比 ) , 現(xiàn)在分析 1m3 甲烷的燃燒情況 ( 氣體的分析條件為理想狀態(tài) ) 。 水套里的水溫 33℃ ,煙箱里的煙氣溫度 22℃。(3)整個(gè)爐殼的爐壁、盤管壁上的附著物有的呈黑色毛刺狀、有的呈黑色銹瘤狀，煙氣管水側(cè)還附有鱗片層狀銹蝕物，另有一些顆粒狀黑色粘性附著物 。 圖 31 加熱爐盤管腐蝕情況 圖 32 加熱爐爐 殼腐蝕情況 結(jié)果表明：（ 1）兩地原水及爐水均具有較強(qiáng)的腐蝕傾向；（ 2）隨著溫度的 升高，無論是原水還是爐水，其結(jié)垢傾向逐漸增大腐蝕傾向減小 。 L1 ? SiO2/ mg （ 2）通過對加熱爐爐套內(nèi)附著物的分析，新疆油田某采油廠加熱爐爐套（水側(cè)）存在嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，并伴有結(jié)垢現(xiàn)象存在。對于水源確定的 密閉系統(tǒng)而 言，氧腐蝕的腐蝕速率隨溫度升高一直呈直線上升趨勢 。 氧腐蝕的形態(tài)主要為潰瘍型和斑點(diǎn)狀的局部腐蝕及均勻腐蝕。 CO2溶解度隨壓力增大而增大，又隨溫度上升而下降，并且水中的某些礦物質(zhì)會影響 CO2的溶解度。 陽極反應(yīng)： Fe→ Fe2++2e 陰極反應(yīng)： Fe(OH)3+e→ Fe(OH)2+OH Fe3O4+H20+2e→ 3FeO+2OH 腐蝕產(chǎn)生氧化鐵垢，氧化鐵垢的存在會 使 此 類腐蝕的發(fā)展 互為因果、互為促進(jìn)，使金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的垢下腐蝕。 Fe3O4+4NaOH→ 2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O Fe+2NaOH→ Na2FeO2+H2 這類腐蝕主要發(fā)生在熱負(fù)荷較高的爐膛水側(cè)壁 、煙氣管水側(cè)壁及彎管等應(yīng)力集中處，腐蝕形態(tài)呈溝槽或凹陷等的局部潰 瘍狀腐 蝕。 CO2與含水蒸氣的煙氣一起 ,在對流過程中一部分被排出煙囪 ,另一部分沿火筒、煙道、煙箱和煙囪等通道流動(dòng)。由于這些生成物比較疏松 ,沒有保護(hù)性 ,一旦在金屬表面的某一點(diǎn)發(fā)生腐蝕 ,就會持續(xù)下去。為解決加熱爐的腐蝕問題，提出以下措施 : (l)加熱爐進(jìn)行清洗或煮爐，徹底去除鍋爐內(nèi)存在的垢及銹，并對其進(jìn)行預(yù)膜和鈍化處理 。 用耐火泥堵塞 1～ 3 根煙道的兩端 ,減少煙氣的熱交換面積 ～ ,將煙氣溫度提高到 50～ 60℃ ,減少冷凝水的產(chǎn)生 ,從而減少 O2和 CO2腐蝕。 將煙囪由鐵質(zhì)換成防腐復(fù)合材質(zhì) ,現(xiàn)場實(shí)踐 10多年來 ,效果良好。 、火筒、煙箱的選材和加工工藝。時(shí)間在篩選 試驗(yàn) 時(shí)為 4 天，在驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí) 為 10 天。每組試驗(yàn)至少做三個(gè)平行試驗(yàn)，每個(gè)平行試驗(yàn)三角瓶中掛三個(gè)試片。 腐蝕速率計(jì)算方法 ［ 7］ 以 mm/a 表示的腐蝕率 X1，其值按下式計(jì)算： X1= ? ? ? ?0087 60 10 87 60 0W W W WA D T A D T? ? ? ? ?? 式中： W—— 試片 質(zhì)量損失， g； W0 —— 試片酸洗空白 試驗(yàn) 的質(zhì)量損失平均值 ， g； A —— 試片的表面積， cm2； D —— 試片的密度， g/cm3； T—— 試片的 試驗(yàn) 時(shí)間， h； 8760—— 與一年相當(dāng)?shù)男r(shí)數(shù)， h/a； 10—— 與 1cm 相當(dāng)?shù)暮撩讛?shù)， mm/cm。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種含有表面活性劑的金屬清洗劑被應(yīng)用于清洗工藝，其與酸性清洗 劑和堿性清洗 劑 相比具有防銹性好， 低 毒 ， 安全，腐蝕性小，洗劑無泡沫，適用于高壓清洗，可在常溫下使用，適用于多種金屬材料 等 。 (1)清洗過程 在清洗時(shí)，通過一些化學(xué)物質(zhì)的作用以減弱和消除銹垢 在 載體之間的 相 互作用，使銹垢 與 載體的結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)殇P垢與洗滌劑的結(jié)合，最終使銹垢與載體脫離。 陽離子表面活性劑，由于它們 的吸附會使污垢質(zhì)點(diǎn)及其載體表面的負(fù)表面電勢降低榆林學(xué)院畢業(yè)論文 22 或消除，使得污垢 與 表面之間的排斥降 低，因而不利于去除污垢；再者，陽離子表面活性劑 在 固體表面吸附以后，往往將固體表面變成疏水性，因而不利于表面的潤濕也就不利于洗滌。 所以其 清洗 要求如下： （ 1）清洗和去污作用 對清洗劑的要求首先是有良好的清洗和去污作用，但不是所有的表面活性劑 都以相同 的方法實(shí)現(xiàn)這種要求， 一些低泡沫表面活性劑的清洗和去污效果差，抑泡作用的表面活性劑與去污力強(qiáng)的表面活性劑混合使用時(shí)，效果較好， 能使其去污效果 達(dá)到理想 程度。 天然氣加熱爐的腐蝕研究 23 （ 5）乳化作用 在工業(yè)清洗劑中趨向使用 去污效果好的，但乳化能力盡可能低的表面活性劑。 通過研究發(fā)現(xiàn)加熱爐腐蝕主要表現(xiàn)為氧腐蝕、腐蝕性離子的腐蝕、酸腐蝕、鐵垢腐蝕、干