结垢物检测垢样分析方法

结垢是工业生产中常见的一种现象。结垢的形成会给工业生产带来很大的危害，会使生产通道和管道截面积变小，增加管道输送的能耗、设备处理能力降低，甚至会由于结垢造成生产管道等压力增加而发生爆裂穿孔现象。弄清垢层的组成成分、形成原因、条件和性质，是有效去除垢层的前提，同时也有助于预防或减轻结垢。

垢层的分类

垢层形成的原因

1、固体颗粒在壁面的沉淀：

这种结垢形式是由于流动系统中所夹带的固体颗粒，例如砂粒、灰尘、炭黑，在壁面的沉积而形成的。在冷却水系统中的换热器表面最易出现。与其它结垢相比，这种垢较为疏松，易于除去。

2、由结晶造成的结垢：

在蒸发时盐浓度不断提高，直至溶液饱和或过饱和，这样晶粒析出并沉积于换热器表面，这种结垢行为主要取决于物质的溶解度。如果溶液中主要是单盐，则垢层较厚，结晶结构致密，与壁面的结合较牢固；若是复盐，则垢层薄，并由结晶团块组成。

3、由化学反应生成的垢：

由于自氧化和聚合反应而生成反应污垢。例如单体烃类在接触足够高温度的壁面时，可以进行聚合反应而生成聚合物，并牢固地附着于器壁。有些壁面的金属杂质（或腐蚀产物）有助于氧化，特别是装置中某些不密封部位，更易促使过程物流的自氧化。若壁温很高，还会导致结焦，这种垢层硬而韧，不易去除。

4、由腐蚀形成的垢：

这是由金属表面的化学或电化学腐蚀引起的，例如通过表面的均匀腐蚀或孔蚀使金属受损，并产生金属腐蚀产物。

这种腐蚀产物一方面造成换热器表面上大的热阻，同时又可起到催化剂作用，而有利于其它结垢过程的发生；另一方面，腐蚀后增加了金属表面的粗糙度，而有利于沉积结垢和增加了壁面的晶核附着能力。

金属腐蚀产物本身既可使壁面造成垢层，同时其脱落的锈屑可随物流携带到别处沉积，增加了物流中的污物。

5、生物结垢：

主要在开放式冷却水系统中发生，例如菌类、藻类、蘑菇等生物附着于壁面而生成生物膜，并再相继沉积贝壳类较大的物体使垢层不断增厚。生物体传送和堆积在物体表面上；然后膜内微生物不断增长。这个过程在很大程度上也取决于壁面的材料和粗糙度。

结垢的机理

结垢的危害

1、在油田领域中的危害：

油层及近井地带结垢，会堵塞油气通道，降低油层渗透率，使油井产液量下降（低渗透油田更加严重）；井筒结垢，会增加抽油杆的负荷，降低泵效，或者造成卡泵现象；集输管道和设备表面结垢，会造成垢下腐蚀，甚至穿孔；注水系统结垢，使注水压力上升，能耗增加而生产能力降低。

2、在循环冷却水系统中的危害：

设备管道中水垢会降低3%-10%换热效率；沉积物（如水垢、微生物粘泥）覆盖在空调水系统设备管道或换热器流道表面，严重的将堵塞流道，使低温水循环量减少，热交换效率进一步降低；

结垢严重会增加停车及清洗时间，增加检修工作量；增加水处理药剂用量或降低了抑制剂（水处理药剂）的抑制作用。

垢层可能存在的领域

垢层在大自然中随处可见，可分为物理沉积和化学反应两种，物理沉积指的是物质在物体表面由于自身重力影响产生挤压的过程，经过长时间风吹雨淋这种外力作用下垢层会越来越牢固。

化学反应指的是两种或多种物质发生化学反应而形成其他物质在物体表面沉积，后续又进行物理沉积作用的影响下越来越牢固，还有一种化学反应是因为物质与物体表面产生化学反应，由化学键产生的作用力。综合以上常见的垢层情况，如油田管道、天然气管道、冷却水管道、换热器表面等。

分析思路

对于垢样进行原样送测、梯度洗涤分离、烘干样送测以及烘干样灰分样送测。同时在报告中体现出样品前处理的状态和以及组分来源的依据。

分析表征手段