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摘要：本文介绍了湿式空冷的冷却原理及结构，分析了哈尔滨石化公司第一联合车间气分装置空冷EC402/3管束泄漏的原因，根据泄漏原因提出减少空冷管束泄漏的方法和对策
关键词：空冷；泄漏；原因；对策
前言
哈尔滨石化公司第一联合车间气分装置空冷EC402/3于1999年9月投入使用，采用哈尔滨空气调节机厂制造的湿式空气冷却器。2017年5月4日车间发现该空冷管束位于接水槽上部位置发生泄漏，立即联系维修单位对泄漏的管束进行堵管，由于空冷管束为6排管并列分布，无法判断具体是哪根管发生泄漏，为保险起见共堵管8根。
1.湿式空冷器的冷却原理及结构
湿式空冷器综合了空冷和水冷的优点，是干式空冷的发展和改进。在干式空冷的基础上向管束迎风面上适量喷水，由于水在翅片外表面蒸发吸收大量热量，强化了传热。在夏季工况使用得当可使介质出口温度接近环境气温，甚至可低于环境气温1-2摄氏度，因此，湿式空冷可以一次实现低温流体的冷凝和冷却，取代水后冷。
湿式空冷器由风机、湿式管束、构架、喷淋装置组成，管束置于构架两侧，风机安排在构架的顶部。两片管束配用3台或2台风机，各风机风室之间相互隔开，这样便于用风机的流量控制管内介质的温度。喷淋装置位于管束外侧。
主要设备型号为：
风机Y-SF24W6-f15
喷淋装置P-9*3
管束 SL9*3-6-225-25S-17.4/RL-II
构架 JS9*3-24/3
图-1空冷器结构图
2.空冷管束泄漏原因分析
气分装置空冷EC402/3管束内介质为精馏后丙烯，丙烯几乎不含任何腐蚀介质，所以管束的泄漏原因主要是换热管外管壁腐蚀。
2.1腐蚀机理
湿式空冷的管束长期处于潮湿环境下，腐蚀作用主要分为两类，一类是微电池腐蚀，另一类是缝隙腐蚀。
2.1.1 微电池腐蚀
湿式空冷的换热管母材为碳钢，铁素体和渗碳体是碳钢的主要组织形式，铁素体是结构为体芯立方形的纯铁。渗碳体属于化合物，有铁碳两种物质共同组成。将碳钢浸入水中，其电极电位不同，所以存在电位差，不同组分之间的均匀性程度较高，所以可以紧密的以交叉形式排列在一起，形成电连接，在这一条件下，自由电子可随意的从阳极中的铁素体上不受限制的流到渗碳体附近，渗碳体附近由于铁的腐蚀而产生的电子可以被水中溶解的氧类物质全部吸附，促进了腐蚀作用的不间断性进行。
2.1.2缝隙腐蚀
气分装置空冷喷淋水虽然使用的是除盐水，水中盐类含量较低，但空冷处于室外环境，又属于引风式空冷，空气中的灰尘和杂质会在风机运行过程中大量附着在管束表面，灰尘和杂质中的饱和盐类与喷淋水混合，易在特定的条件下分解，会导致盐分在管束的表面附着，水中溶解的盐类主要包括碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐等。其中，稳定性最差的是碳酸盐或者重碳酸盐，如果水中溶解了碳酸盐，则其在温度较高的环境中，发生分解会生成水和二氧化碳。伴随着反应的进行，二氧化碳会逐渐从水中溢出，导致水溶液不再呈现中性，而是呈现出碱性，在碱性环境中，又促进了重碳酸盐的分解。作为反应物的碳酸盐是一类微溶性物质，同时溶解度数比碳酸氢盐要低很多，碳酸盐的溶解度与温度呈反比例的变化关系，当温度下降时，碳酸盐的溶解度显著升高。所以，在湿式空冷管束的表面，微溶性盐类极易发生饱和，进而结晶析出。如果水流动的速度较低，或者传热面的光滑度较小，相对粗糙时，这部分结晶物质就更易附着在管束表面上，进而组成了水垢的主要成分，水垢一旦形成，其具有较高的密度，较大硬度，所以也被人们称为硬垢。
我们知道。空气中的氧气是会溶于水的，开始的时候发生普通的电化学腐蚀，金属元素作为阳极失去电子，氧得到电子，发生还原反应。管束上的水垢形成后，垢皮与管壁间会有微小缝隙，在缝隙环境中，由于缝隙外部的氧不易进到缝隙内，随着氧还原反应的进行，缝隙内部的氧被逐渐消耗，但缝隙外部的氧却能保持充足供应，这样的不平衡导致了缝隙内外形成了“氧浓差电池”，缝隙外氧浓度高，为阴极；缝隙内氧浓度低，为阳极，这样就使得缝隙内的金属加快腐蚀，不断消耗。随着缝隙内金属阳离子不断积累，从而吸引了缝隙外的氯离子迁移到缝隙中，以维持电荷平衡，这样造成了氯离子在缝隙中的富集，局部浓度可能比整体溶液的氯离子浓度高10倍左右。氯离子对很多依靠钝化膜的金属具有特殊的功效，那就是在局部破坏钝化膜，使其变得不完整，造成裸露的金属（阳极）与旁边残存的钝化膜（阴极）形成原电池，金属本体被不断腐蚀。此后大量的金属阳离子和氯离子形成可溶性的金属氯化物，然后水解成不溶性的金属氢氧化物和游离酸，结果使得缝隙内的PH值降低。更加促使了缝隙内金属阳极溶解，溶解完再重复上述步骤，反复循环。造成缝隙内部金属严重腐蚀。
3. 减少湿式空冷管束泄漏的方法和对策
3.1使用缓蚀阻垢剂
喷淋水中添加少量缓蚀阻垢剂后可以将管束外部存留的污垢彻底清除，对于碳酸盐等沉积很长时间的硬度较大的污垢，仍然有很好的清除效果，同时阻止了再次产生污垢，空冷管束外表面清洁状态良好，同时管束污垢清除后热阻显著降低，使空冷器管束的传热效率明显提高，降低了除盐水的使用量和风机的使用数量，在满足生产要求的同时，实现了装置能耗的降低。
3.2坚持定期空冷管束吹灰
气分装置空冷处于室外环境，又属于引风式空冷，空氣中的灰尘和杂质会在风机运行过程中大量附着在管束表面，既降低管束的传热效率又可形成垢下缝隙腐蚀，所以在每年春季空冷喷淋水投用前要对管束进行吹灰。
3.3做好回收喷淋水的过滤
气分装置空冷喷淋水除在管束表面蒸发掉的之外，是要全部回收重复利用的，这部分喷淋水中不可避免的含有大量淤泥和杂质，如不进行过滤，淤泥和杂质会再次被带到管束上形成污垢。目前的解决方法是在喷淋水回水主线上安装两台过滤水槽，水槽内安装不锈钢丝网过滤插板，可过滤掉回收水中大部分淤泥和杂质。
3.4 管束制造过程中的防腐技术
3.4.1 优化焊接工艺
由于湿式空气冷却器具有相对复杂的结构，在焊接过程中会存在大量的焊缝，焊接操作中焊缝之间存在着较大的差异性，所以，为了保证空冷器的使用寿命，需要合理控制焊缝的质量，保证其具有较好的力学性能，足以对各种负荷进行合理的抵抗。另外，需要做好焊缝的防腐蚀处理。首先要保证焊接材料本身具有极佳的抗腐蚀能力，其次要保证焊接工艺的合理性，才能确保焊缝整体具有极强的防腐效果。在焊接过程中，要做好热处理工作，尽可能避免或者降低焊接应力，避免由于焊接中所产生的应力而导致的破坏现象，保证较好的焊接质量。
3.4.2 做好管端保护
湿式空冷器最容易受到介质腐蚀以及影响的部位就是换热管与管板相连接的位置，所以，需要做好这一部位的防腐蚀处理，传统的焊接操作往往无法保证空冷器的设计使用寿命，所以空冷器的制造过程中，必须注意管板与换热管之间的连接方式，保证连接方式的合理性，以实现空冷器的正常运转。现阶段使用范围较广的一类连接方式就是强度焊加贴涨的焊接与涨接相结合的连接方式，这种焊接与涨接相结合的方式对于保证连接的紧密型极为有效。
3.4.3 保证与介质相接表面的质量
在湿式空冷器的运行过程中，和介质表层相接触的母材的质量对设备的使用寿命具有直接的影响，也是防腐蚀工作的主要工作环节。所以，为了保证空冷设备表面质量合格，不允许在对其进行表面处理以后，再将其划伤或者导致其破损，避免在设备运行的过程中出现腐蚀现象。另外一个需要进行特殊的防腐蚀处理的部分就是介质相接触的焊缝的表面，这也是一个极易受到腐蚀而产生破坏的部分，必须将焊接表面进行细致、全面的打磨，保证焊缝的质量，然后在打磨均匀以后再进行酸洗钝化处理，使焊缝表面形成一个密度较大的氧化层，足以抵抗各类腐蚀作用。
综上所述，湿式空冷器基于其较高的传热系数，较好的传热效果在炼油厂中大量应用。为了避免设备在运行的过程中受到较为严重的腐蚀，必须通过合理的方法和措施来提高设备的抗腐蚀能力，即使在相对恶劣的环境中，也能维持较长的运行时间，保证安全生产。
参考文献：
[1]陈朔表面蒸发空冷的腐蚀与防护
关键词：空冷；泄漏；原因；对策
前言
哈尔滨石化公司第一联合车间气分装置空冷EC402/3于1999年9月投入使用，采用哈尔滨空气调节机厂制造的湿式空气冷却器。2017年5月4日车间发现该空冷管束位于接水槽上部位置发生泄漏，立即联系维修单位对泄漏的管束进行堵管，由于空冷管束为6排管并列分布，无法判断具体是哪根管发生泄漏，为保险起见共堵管8根。
1.湿式空冷器的冷却原理及结构
湿式空冷器综合了空冷和水冷的优点，是干式空冷的发展和改进。在干式空冷的基础上向管束迎风面上适量喷水，由于水在翅片外表面蒸发吸收大量热量，强化了传热。在夏季工况使用得当可使介质出口温度接近环境气温，甚至可低于环境气温1-2摄氏度，因此，湿式空冷可以一次实现低温流体的冷凝和冷却，取代水后冷。
湿式空冷器由风机、湿式管束、构架、喷淋装置组成，管束置于构架两侧，风机安排在构架的顶部。两片管束配用3台或2台风机，各风机风室之间相互隔开，这样便于用风机的流量控制管内介质的温度。喷淋装置位于管束外侧。
主要设备型号为：
风机Y-SF24W6-f15
喷淋装置P-9*3
管束 SL9*3-6-225-25S-17.4/RL-II
构架 JS9*3-24/3
图-1空冷器结构图
2.空冷管束泄漏原因分析
气分装置空冷EC402/3管束内介质为精馏后丙烯，丙烯几乎不含任何腐蚀介质，所以管束的泄漏原因主要是换热管外管壁腐蚀。
2.1腐蚀机理
湿式空冷的管束长期处于潮湿环境下，腐蚀作用主要分为两类，一类是微电池腐蚀，另一类是缝隙腐蚀。
2.1.1 微电池腐蚀
湿式空冷的换热管母材为碳钢，铁素体和渗碳体是碳钢的主要组织形式，铁素体是结构为体芯立方形的纯铁。渗碳体属于化合物，有铁碳两种物质共同组成。将碳钢浸入水中，其电极电位不同，所以存在电位差，不同组分之间的均匀性程度较高，所以可以紧密的以交叉形式排列在一起，形成电连接，在这一条件下，自由电子可随意的从阳极中的铁素体上不受限制的流到渗碳体附近，渗碳体附近由于铁的腐蚀而产生的电子可以被水中溶解的氧类物质全部吸附，促进了腐蚀作用的不间断性进行。
2.1.2缝隙腐蚀
气分装置空冷喷淋水虽然使用的是除盐水，水中盐类含量较低，但空冷处于室外环境，又属于引风式空冷，空气中的灰尘和杂质会在风机运行过程中大量附着在管束表面，灰尘和杂质中的饱和盐类与喷淋水混合，易在特定的条件下分解，会导致盐分在管束的表面附着，水中溶解的盐类主要包括碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐等。其中，稳定性最差的是碳酸盐或者重碳酸盐，如果水中溶解了碳酸盐，则其在温度较高的环境中，发生分解会生成水和二氧化碳。伴随着反应的进行，二氧化碳会逐渐从水中溢出，导致水溶液不再呈现中性，而是呈现出碱性，在碱性环境中，又促进了重碳酸盐的分解。作为反应物的碳酸盐是一类微溶性物质，同时溶解度数比碳酸氢盐要低很多，碳酸盐的溶解度与温度呈反比例的变化关系，当温度下降时，碳酸盐的溶解度显著升高。所以，在湿式空冷管束的表面，微溶性盐类极易发生饱和，进而结晶析出。如果水流动的速度较低，或者传热面的光滑度较小，相对粗糙时，这部分结晶物质就更易附着在管束表面上，进而组成了水垢的主要成分，水垢一旦形成，其具有较高的密度，较大硬度，所以也被人们称为硬垢。
我们知道。空气中的氧气是会溶于水的，开始的时候发生普通的电化学腐蚀，金属元素作为阳极失去电子，氧得到电子，发生还原反应。管束上的水垢形成后，垢皮与管壁间会有微小缝隙，在缝隙环境中，由于缝隙外部的氧不易进到缝隙内，随着氧还原反应的进行，缝隙内部的氧被逐渐消耗，但缝隙外部的氧却能保持充足供应，这样的不平衡导致了缝隙内外形成了“氧浓差电池”，缝隙外氧浓度高，为阴极；缝隙内氧浓度低，为阳极，这样就使得缝隙内的金属加快腐蚀，不断消耗。随着缝隙内金属阳离子不断积累，从而吸引了缝隙外的氯离子迁移到缝隙中，以维持电荷平衡，这样造成了氯离子在缝隙中的富集，局部浓度可能比整体溶液的氯离子浓度高10倍左右。氯离子对很多依靠钝化膜的金属具有特殊的功效，那就是在局部破坏钝化膜，使其变得不完整，造成裸露的金属（阳极）与旁边残存的钝化膜（阴极）形成原电池，金属本体被不断腐蚀。此后大量的金属阳离子和氯离子形成可溶性的金属氯化物，然后水解成不溶性的金属氢氧化物和游离酸，结果使得缝隙内的PH值降低。更加促使了缝隙内金属阳极溶解，溶解完再重复上述步骤，反复循环。造成缝隙内部金属严重腐蚀。
3. 减少湿式空冷管束泄漏的方法和对策
3.1使用缓蚀阻垢剂
喷淋水中添加少量缓蚀阻垢剂后可以将管束外部存留的污垢彻底清除，对于碳酸盐等沉积很长时间的硬度较大的污垢，仍然有很好的清除效果，同时阻止了再次产生污垢，空冷管束外表面清洁状态良好，同时管束污垢清除后热阻显著降低，使空冷器管束的传热效率明显提高，降低了除盐水的使用量和风机的使用数量，在满足生产要求的同时，实现了装置能耗的降低。
3.2坚持定期空冷管束吹灰
气分装置空冷处于室外环境，又属于引风式空冷，空氣中的灰尘和杂质会在风机运行过程中大量附着在管束表面，既降低管束的传热效率又可形成垢下缝隙腐蚀，所以在每年春季空冷喷淋水投用前要对管束进行吹灰。
3.3做好回收喷淋水的过滤
气分装置空冷喷淋水除在管束表面蒸发掉的之外，是要全部回收重复利用的，这部分喷淋水中不可避免的含有大量淤泥和杂质，如不进行过滤，淤泥和杂质会再次被带到管束上形成污垢。目前的解决方法是在喷淋水回水主线上安装两台过滤水槽，水槽内安装不锈钢丝网过滤插板，可过滤掉回收水中大部分淤泥和杂质。
3.4 管束制造过程中的防腐技术
3.4.1 优化焊接工艺
由于湿式空气冷却器具有相对复杂的结构，在焊接过程中会存在大量的焊缝，焊接操作中焊缝之间存在着较大的差异性，所以，为了保证空冷器的使用寿命，需要合理控制焊缝的质量，保证其具有较好的力学性能，足以对各种负荷进行合理的抵抗。另外，需要做好焊缝的防腐蚀处理。首先要保证焊接材料本身具有极佳的抗腐蚀能力，其次要保证焊接工艺的合理性，才能确保焊缝整体具有极强的防腐效果。在焊接过程中，要做好热处理工作，尽可能避免或者降低焊接应力，避免由于焊接中所产生的应力而导致的破坏现象，保证较好的焊接质量。
3.4.2 做好管端保护
湿式空冷器最容易受到介质腐蚀以及影响的部位就是换热管与管板相连接的位置，所以，需要做好这一部位的防腐蚀处理，传统的焊接操作往往无法保证空冷器的设计使用寿命，所以空冷器的制造过程中，必须注意管板与换热管之间的连接方式，保证连接方式的合理性，以实现空冷器的正常运转。现阶段使用范围较广的一类连接方式就是强度焊加贴涨的焊接与涨接相结合的连接方式，这种焊接与涨接相结合的方式对于保证连接的紧密型极为有效。
3.4.3 保证与介质相接表面的质量
在湿式空冷器的运行过程中，和介质表层相接触的母材的质量对设备的使用寿命具有直接的影响，也是防腐蚀工作的主要工作环节。所以，为了保证空冷设备表面质量合格，不允许在对其进行表面处理以后，再将其划伤或者导致其破损，避免在设备运行的过程中出现腐蚀现象。另外一个需要进行特殊的防腐蚀处理的部分就是介质相接触的焊缝的表面，这也是一个极易受到腐蚀而产生破坏的部分，必须将焊接表面进行细致、全面的打磨，保证焊缝的质量，然后在打磨均匀以后再进行酸洗钝化处理，使焊缝表面形成一个密度较大的氧化层，足以抵抗各类腐蚀作用。
综上所述，湿式空冷器基于其较高的传热系数，较好的传热效果在炼油厂中大量应用。为了避免设备在运行的过程中受到较为严重的腐蚀，必须通过合理的方法和措施来提高设备的抗腐蚀能力，即使在相对恶劣的环境中，也能维持较长的运行时间，保证安全生产。
参考文献：
[1]陈朔表面蒸发空冷的腐蚀与防护