#丙烯腈裝置冰機冷凝器的陰極保護技術任中育1，韓宏達2（1大.慶石化公司化工二廠，黑龍江大慶163；721.大4慶石化公司化建公司，黑龍江大慶摘要：通過對丙烯腈裝置冰機冷凝器列管和管板的腐蝕情況分析，提出了采取了陰極保護技術進行防護，有效地抑制了管束、管板的腐蝕，提高設備的使用壽命。關鍵詞：冰機冷凝器；腐蝕；管束；陰極保護冰機冷凝器 是丙烯腈裝置制冷機組的關鍵設備之一，通過循環(huán)水使氣態(tài)丙烯冷凝，之后進入節(jié)能器和蒸發(fā)器。冷凝器的列管和管板材質(zhì)均為碳鋼（日本進口，相當于1＃0鋼），管內(nèi)介質(zhì)為工業(yè)用循環(huán)冷卻水。近幾年來在檢修過程中發(fā)現(xiàn)列管和管板的腐蝕情況比較嚴重，測量管壁厚度發(fā)現(xiàn)由2減少到 （平均值），從表面腐蝕現(xiàn)象上看基本屬于全面腐蝕。1冷凝器腐蝕原因分析列管的腐蝕原因有多種，包括磨損腐蝕、沖刷減薄和電化學腐蝕3種情況。其中前2種腐蝕并不明顯，因為循環(huán)水的流速比較低，水內(nèi)顆粒狀的雜質(zhì)含量很低，所以管壁減薄的主要原因是電化學腐蝕。循環(huán)水中含有一定量的金屬離子并且含有一定量的氧，所以列管和含有氧、金屬離子的循環(huán)水就形成了非平衡電極電位，會發(fā)生電極反應［1：］2-K2eH）f2OH-22FefFe22e循環(huán)水中原有Fe2的濃度相當?shù)?，并且因為是流動的，所以溶解到循環(huán)水里面的Fe2的濃度不會增加，因此，該非平衡電極電位不會形成平衡電極電位，電極反應一直會進行下去，電化學腐蝕也不會停止。同時，冷凝器的殼程是氣態(tài)丙烯，溫度60℃，相當于給循環(huán)水加熱，加劇了電化學腐蝕的程度。近年來，由于節(jié)能需要，提高了循環(huán)水出入口的溫差，循環(huán)水出口溫度升高了3℃，導致電化學腐蝕進一步嚴重。2陰極保護對于冷凝器存在的電化學腐蝕，最有效的方法就是進行電化學保護，其中的陰極保護方法能夠阻止循環(huán)水對列管、管板等接觸部件的腐蝕。陰極保護原理在金屬表面通入足夠的陰極電流，使陽極溶解速度減小，從而防止腐蝕的方法，叫做陰極保護。根據(jù)提供極化電流的方法不同，陰極保護可分為犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護兩種。丙烯腈裝置對冰機冷凝器采用的是犧牲陽極保護法，主要是因為犧牲陽極陰極保護法比較適合于小裝置，而且能夠定期更換，同時外加電流法也不符合防爆要求。犧牲陽極保護法犧1牲陽極保護法原理犧牲陽極法是用1種腐蝕電位比被保護金屬腐蝕電位更負的金屬或合金與被保護體組成電偶電池，依靠低電位金屬不斷溶解產(chǎn)生的電流對被保護金屬構(gòu)成保護的方法。由于低電位金屬在電偶電池中作為陽極，偶接后其自身腐蝕速度增加，故稱作犧牲陽極［2］。犧2牲陽極保護法的主要特點（1）不需要外加直流電源，適用于無電源地區(qū)和小規(guī)模分散的保護對象。（2）驅(qū)動電壓低，輸出功率低，保護電流小且不可調(diào)節(jié)。陽極有效保護距離小，使用范圍受介質(zhì)電阻率的限制。但保護電流的利用率較高，一般不會造成過保護，對鄰近金屬設施干擾小。（3）陽極數(shù)量較多，電流分布比較均勻。但陽極重量大，會增加結(jié)構(gòu)的重量，且陰極保護的時

間受犧牲陽極壽命的限制，但是增加的重量對冰機冷凝器沒有影響，同時還可以利用檢修的機會進行定期更換。（4）系統(tǒng)牢固可靠，施工技術簡單，單次投資費用低，不需要專人管理。2.2.犧3牲陽極保護法對材料的要求犧牲陽極是一些電位較負的金屬材料，當在電解質(zhì)中與被保護的金屬結(jié)構(gòu)電連接時，犧牲陽極優(yōu)先溶解，釋放出的電流使金屬結(jié)構(gòu)陰極極化到保護電位而實現(xiàn)保護，為了達到這一目的，犧牲陽極材料必須滿足4項要求［3。］（1）要有足夠負且穩(wěn)定的電位。犧牲陽極不僅要有足夠負的開路電位而且要有足夠負的閉路電位，在工作時保持有足夠的驅(qū)動電壓。（2）要有高而穩(wěn)定的電流效率。犧牲陽極的電流效率是指實際電容量與理論電容量的百分比。（3）表面溶解均勻，腐蝕產(chǎn)物松軟，易脫落，不致形成硬殼或致密高阻層。（4）來源充足，價格低廉，制作簡易，污染較微。犧牲陽極的性能主要由材料的化學成分和組織結(jié)構(gòu)決定。對鋼結(jié)構(gòu)，能滿足以上要求的犧牲陽極材料主要是鎂及其合金、鋅及其合金和鋁合金。通過計算確定冰機冷凝器選用鎂合金（即的。鎂合金的腐蝕產(chǎn)物無毒，溶解比較均勻。3陽極材料參數(shù)的選擇3.1保護面積的計算），3其中含％的的3，中0.％2冰機冷凝器為4管程固定管板換熱器，平蓋封頭，換熱管共極材料主要是鎂及其合金、鋅及其合金和鋁合金。通過計算確定冰機冷凝器選用鎂合金（即的。鎂合金的腐蝕產(chǎn)物無毒，溶解比較均勻。3陽極材料參數(shù)的選擇3.1保護面積的計算），3其中含％的的3，中0.％2冰機冷凝器為4管程固定管板換熱器，平蓋封頭，換熱管共，0管0板直徑為,單側(cè)管箱內(nèi)表面積為根，規(guī)格為中單側(cè)隔板面積9.X0為2.要求保護年限為3~4。管束的被保護面積式中—中列管數(shù)，1將數(shù)據(jù)帶入得：管板保護面積：1式中—中列管數(shù)，1將數(shù)據(jù)帶入得：1總保護面積：根5；n根5；n—管束的被保護深度，為管徑的倍；一管徑，應為中一6。一（P一管板直徑，m①一換熱管外徑，2X7X3.2保護電流密度及電流的確定保護電流密度是衡量陰極保護是否達到完全保護的重要參數(shù)［5，］并通過它來確定保護電流的大小。保護電流密度因環(huán)境及表面狀態(tài)不同而異，該換熱器采用犧牲陽極陰極保護法，選擇電流密度為 。保護電流： X式中一保護電流密度， 2—總保護面積，所以算出.犧3牲陽極重量計算犧牲陽極在輸出保護電流過程中自身溶解，因此陽極的重量決定使用年限。犧牲陽極重量： （x） xnxn）x式中一保護電流， ；一理論發(fā)電量， /n—陽極電流效率；n—陽極利用率，；一設計使用壽命，。將各數(shù)據(jù)帶入得：W=36.67kg3.4鎂合金陽極塊數(shù)量確定所用鎂合金的單重為1.02kg陽極總數(shù)：/1式中一陽極塊數(shù)，取整數(shù)；一陽極總重量，；一單個陽極重量，。

將數(shù)據(jù)帶入得：，.取9將數(shù)據(jù)帶入得：，.取9塊6結(jié)束語犧牲陽極材料內(nèi)部有鐵芯保證強度，鎂合金犧牲陽極做成塊狀，用螺栓固定在槽型鋼板上，槽型鋼板焊接到隔板上，布置均勻。犧牲陽極陰極保護法簡單、易行，冰機冷凝器經(jīng)過管程陰極保護，有效地提高了設備的使用壽命，避免了換熱器列管突然泄漏的情況發(fā)生。參考文獻：TOC\o"1-5"\h\z化學工業(yè)部化工機械研究院腐蝕與防護手冊北京：化學工業(yè)出版社， 9李祉川化工廠機械手冊北京：化學工業(yè)出版社， 9星野九平，富士雄管道及其設備的腐蝕與防護 北京：石油工業(yè)出版社