高 楠，谢海兵，王健生，陈 宁，王新凯，郑丽群

(1．沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司，辽宁 沈阳，110180;2．中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波，315812;3．中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西 钦州， 535008)



判断炼油厂中循环冷却水的腐蚀结垢倾向性

高 楠1，谢海兵2，王健生3，陈 宁1，王新凯1，郑丽群1

(1．沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司，辽宁 沈阳，110180;2．中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江 宁波，315812;3．中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西 钦州， 535008)

通过计算饱和指数(L.S.I)为-2.35(小于0)，稳定指数(R.S.I)为11.7(大于7.5)判定出是严重腐蚀型的水质。用临界pH值方法测得水的实际pH值小于其临界pHc值(即7.57<11.32)，说明循环水不结垢，为腐蚀型水质。同时通过电化学及电感探针监测的方法验证，电化学测得循环水样的腐蚀速率为0.176 8 mm/a，电感探针测得的循环水样的腐蚀速率为0.162 8 mm/a，结果表明A炼油厂循环水质为严重腐蚀型水质。

循环水 腐蚀 结垢

1 概述

A炼油厂全厂循环水共分为四个系统，其中以四循水为例进行分析，其处理量为4 000 m3/h，循环冷水温度为34 ℃。在使用冷却水时，设备和管线往往会有腐蚀、结垢等现象发生。判断循环水是倾向于腐蚀还是倾向于结垢，采用计算饱和指数(即朗格利指数L.S.I) 和稳定指数(雷兹诺指数R.S.I)、临界pHc值结垢指数、并通过实验室电化学及电感探针监测的方法测定腐蚀速率，来分析判断A炼厂循环水质的腐蚀结垢性。

2 腐蚀结垢分析

在判别循环水系统腐蚀结垢倾向时的计算中，可用饱和指数L.S.I.、稳定指数R.S.I、临界pHc值结垢指数来判断水的腐蚀结垢倾向性。同时通过实验室电化学及电感探针监测的方法验证其腐蚀速率。

炼油厂补充水水质应符合循环水的工艺控制要求，浊度应不超过3(NTU)，其它指标宜符合国家标准GB3838—2002 《地表水环境质量标准》中对一般工业用水区的水质要求。循环水场补充水(新鲜水)水质分析见表1。由表1得知此属于低硬度低碱度水质，主要依照水的总硬度划分，总硬度0～30 mg/L称为低硬度软水，总硬度30～100 mg/L称为中硬水，总硬度100 mg/L以上称为硬水。

2.1 饱和指数

采用计算饱和指数的方法，就是水的pH值相同，重碳酸盐硬度过多时，水容易结垢；而非碳酸盐硬度过多时，水易于腐蚀，根据碳酸钙溶解度平衡式导出了朗格里指数，亦称为饱和指数[1]，即

L.S.I. = pH - pHs

(1)

式中：L.S.I. —饱和指数; pH— 水的实际pH值;

pHs—水的饱和pH值, 即碳酸钙处于平衡状态时水的pH值，可按下式计算：

pHs = 9.3+A+B-C-D

(2)

式中： A —溶解固体系数，由表1查得； B —温度系数，由表2查得； C —钙硬度系数，由表3查得； D — 总碱度系数，由表3查得。

其中，TDS(总溶解固体含量，单位mg/L)和电导率往往存在一种相通的关系， TDS也可以用来表示电导率，两者的关系：1TDS=0.5 μS/cm(其中μS/cm为电导率的单位)。当电导率为97.22 μS/cm时， TDS=0.5×97.22 =48.61 mg/L。

表1 循环水场补充水水质分析(2015年) mg/L

根据TDS=48.61 mg/L、钙硬度平均值为10 mg/L，总碱度为8.44 mg/L，查表2可得A,B,C,D的对应值。

表2 用来计算pHs的常数[2]

代入(2)式：

pHs = 9.3+A+B-C-D

=9.3+0.07+1.88-1.0-0.9

=9.35

根据(2)式pHs=9.35代入(1)式中：

L.S.I. =pH - pHs

= 7.0-9.35

=-2.35

当L.S.I.> 0 时结垢；

当L.S.I.= 0 时不腐蚀不结垢；

当L.S.I. < 0 时腐蚀。

计算的饱和指数L.S.I. =-2.35 < 0，是腐蚀型的水质。

2.2 稳定指数

1942年雷兹诺( Ryzanr)根据大量的实际工程资料经研究而得到一个经验公式如下:

R.S.I.=2 pHs - pH

(3)

R.S.I.称为雷兹诺指数，亦称稳定指数

式中： pHs依据(2)式算得9.35，pH为7.0，可用 R.S.I.判断结垢腐蚀情况，把数据代入(3)式：

R.S.I. =2 pHs - pH

=2× 9.35 - 7.0

物料成本是产品开发成本的重要组成部分，物料采购协同，是影响服装产品开发效率的难题。通过PDM系统的实施，采购人员可以通过拍摄物料照片、输入物料参数并上传系统，实现多部门协同共享物料数据；仓管部门可以根据设计部门的进程与指令及时调整样衣物料的仓储状况；PDM系统内完成入库信息采集、领用申请与出库管理。通过系统集成全面开展物料管理，可以有效避免物料供应延后、计划外采购和重复采购等问题。

=11.7

此炼油厂新鲜水的饱和指数L.S.I. =-2.35 <0，稳定指数R.S.I. =11.7> 7.5，是严重腐蚀型的水质(见表3)。

表3 R.S.I.雷兹诺指数腐蚀与结垢判断指标[3]

2.3 临界pHc结垢指数法

晶体生长理论认为碳酸盐必需要达到一定的过饱和度才能析出沉淀，沉淀析出时溶液的pH 值就是临界pH 值，即pHc。当水的实际pH 值超过pHc, 就会结垢；小于pHc，就不会结垢。法特诺(Fcitler) 在1972 年用实验方法测出结垢时水的真实pH 值，即pHc，用于水质结垢倾向的预测[3]。

(1)实验过程

表4 临界pHc测定数据(以CaCO3计)

(2)结果与分析

三个平行样初始的pH值分别为7.54，7.58和7.58，其平均pH值为：

临界pHc值腐蚀与结垢判断指标

pH>pHc结垢pH=pHc稳定pH

由于水的实际pH值小于其临界pHc值(即7.57<11.32)，所以循环水不结垢为腐蚀型水质。

2. 4 电化学及腐蚀监测法

试验介质：四循水样。试验温度：35 ℃。仪器：电化学工作站(三电极体系)、电感探针。

(1)电化学法

碳钢等金属材质在循环水中腐蚀过程的本质是电化学反应。在强极化区，将阳极、阴极极化曲线的塔菲尔线性区外推得到的交点所对应的横坐标即为腐蚀电流密度的对数，以此得到腐蚀电流密度，再根据法拉第定律求得腐蚀速率。

通过电化学参数拟合软件(见图1)测得循环水样的腐蚀速率为0.176 8 mm/a。

图1 电化学参数拟合计算腐蚀速率

(2)电感探针腐蚀监测法

电感探针腐蚀监测是测量金属的腐蚀腐蚀损失为基础，通过测量腐蚀试片腐蚀减薄引起的交流信号改变来计算腐蚀速率(见图2)。

图2 电感探针腐蚀监测

通过电感探针腐蚀监测测得的循环水样测得的腐蚀速率为0.162 8 mm/a。依据国标GB50050—95 《工业循环冷却水处理设计规范》规定敞开式循环冷却水系统中换热设备的碳钢腐蚀速率小于0.125 mm/a。电化学工作站和电感测得的腐蚀速率，在这种敞开式的环境中，腐蚀速率的控制指标与测得指标的对比，其腐蚀性偏高。

3 结 论

通过计算饱和指数、稳定指数、临界pHc结垢指数，同时进行了实验室电化学方法和电感探针监测法验证，此炼油厂循环水质确实属于腐蚀性水质，说明利用以上方法来确定的结垢和腐蚀倾向性是可靠的。

确定好循环水系统的水质类型、再结合设备材质、工况条件，为炼油厂循环水系统正确选择缓蚀剂、阻垢剂、分散剂，优化水处理配方，有针对性地提出工艺控制条件、提供相应的清洗、预膜方案等。有效解决和控制循环水的腐蚀问题，确保装置的安稳长运行。

[1] 董太一．判断水的结垢和腐蚀倾向性的方法[J]．化工给排水设计，1984，(3)：26-29.

[2] 周本省．工业水处理技术[M]．北京：化学工业出版社，2002：44-46．

[3] 张青，吴文辉．临界pH值在阻垢剂研究中的应用[J]．工业水处理，1999，17(1)：33-34．

(编辑 张向阳)

Analysis of Corrosion Fouling Tendencies of Cooling Water

GaoNan1,XieHaibing2,WangJiansheng3,ChenNing1,WangXinkai1,ZhengLiqun1

(1.ShenyangZKwellCorrosionControlTechnologyCo.,Ltd.,Shenyang, 110180，China;2.CNOOCNingboDaxiePetrochemicalCo.,Ltd.,Ningbo315812,China;3.PetroChinaGuangxiPetrochemicalCompany,Qinzhou535008，China)

The cooling water in refinery A contains not only dissolved oxygen but also a variety dissolved salts in cooling water. The suspended solids and microorganisms increase with the increase of concentration, which will inevitably cause corrosion and fouling of heat exchange equipment. Therefore, determination of corrosivity and fouling tendency of water and associated effective control are very important for the safe stable operation of the unit. It is determined by computing the saturation index LSI = -2.35 <0 and stability index RSI = 11.7> 7.5 that the water is a seriously corrosive water. The actual critical pH is measured to be less than the critical water pHc value (7.57 <11.32), which indicates that the cooling water does not scale and is a corrosive type water. The monitoring and verification by inductance probe and electrochemical methods confirm that the corrosion rate of water samples measured by electrochemical method is 0.1768mm/a and the cooling water corrosion rate measured by inductance probe is 0.1628mm/a. The results show that the cooling water of the refinery is a seriously corrosive type water.

cooling water, corrosion, fouling

2016-02-02；修改稿收到日期：2016-03-05。

高楠(1985-)，腐蚀工程师，硕士，现今在该公司从事防腐研究工作。E-mail:gaonanbest@163.com