胡培遠(yuǎn) 高源（陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰?，山東 淄博 255436）

化工換熱器的腐蝕問題及防腐措施

胡培遠(yuǎn) 高源（陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰荆綎| 淄博 255436）

隨著工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，化工行業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)代化工企業(yè)無論是企業(yè)規(guī)模還是生產(chǎn)能力，均得到了質(zhì)的提升，對于化工設(shè)備安全提出了更高的要求。換熱器是一種冷、熱流體發(fā)生熱能傳遞的設(shè)備，在化工行業(yè)有著極為廣泛的應(yīng)用。但就化工行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，換熱器腐蝕問題較為嚴(yán)重，限制了化工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。筆者從換熱器常見腐蝕問題及成因入手，就相應(yīng)的防腐措施，發(fā)表幾點看法，以供相關(guān)單位參考。

化工；換熱器；腐蝕問題；防腐措施

換熱器是一種常見的熱能交換設(shè)備，在化工行業(yè)中應(yīng)用廣泛。隨著我國化工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，化工企業(yè)規(guī)模越來越大、裝置設(shè)備數(shù)量越來越多，對于設(shè)備安全管理提出了更高的要求。換熱器設(shè)備在實際應(yīng)用過程中，受工作介質(zhì)組成復(fù)雜、工藝條件較為苛刻等因素影響，設(shè)備腐蝕問題較為普遍，嚴(yán)重影響著化工行業(yè)的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)。因此，從換熱器設(shè)備常見腐蝕問題及成因入手，探討相應(yīng)的腐蝕防治措施，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 換熱器腐蝕故障及成因分析

通常情況下，換熱器由管程和殼程兩部分構(gòu)成，冷、熱流體分別在不同的區(qū)域流通，借助換熱器設(shè)備實現(xiàn)熱能的交換。換熱器作為一種重要的基礎(chǔ)設(shè)備，在化工生產(chǎn)裝置中基數(shù)較為龐大，受化工生產(chǎn)工藝特殊性影響，換熱器內(nèi)部工作介質(zhì)較為復(fù)雜，且常需在高溫、高壓、腐蝕等極端條件下進(jìn)行工作，容易出現(xiàn)腐蝕泄漏或沖刷泄露等腐蝕問題。換熱器發(fā)生腐蝕就會導(dǎo)致?lián)Q熱效果下降，甚至換熱器失效的問題，從而影響正常的化工生產(chǎn)狀態(tài)。

（1）換熱器內(nèi)部沉積物造成的電化學(xué)腐蝕

如工作介質(zhì)在換熱器內(nèi)部發(fā)生不均勻流動或停止流通，就可能在換熱管內(nèi)部形成一定的沉積物。這些沉積物的形狀并不規(guī)則，通常表現(xiàn)為深谷形狀或馬蹄形的凹槽。因其獨特的形狀構(gòu)造，在流體流動過程中，沉積物也會隨著流體流通方向，逐漸趨向金屬表面移動。將其與腐蝕的一些基本特性進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，沉積物在不均勻、不牢固等特性方面，與腐蝕具有一定的相似性。同時，由于換熱管中縫內(nèi)外的實際含氧量不同，進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。如反應(yīng)趨向陽極氧化反應(yīng)進(jìn)行，就會出現(xiàn)金屬溶解現(xiàn)象；如反應(yīng)趨向陰極還原反應(yīng)進(jìn)行，就會相應(yīng)產(chǎn)生堿性溶液或中性溶液。此外，隨著設(shè)備內(nèi)電化學(xué)反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，腐蝕產(chǎn)物會不斷積聚增多，進(jìn)一步破壞設(shè)備內(nèi)原有的化學(xué)平衡，加劇腐蝕反應(yīng)的惡化進(jìn)行。

（2）水質(zhì)問題導(dǎo)致的換熱器腐蝕

水是一種最常見的換熱器工作介質(zhì)，因此，由于水質(zhì)問題導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕問題，必須引起相關(guān)人員的重視。換熱器設(shè)備水腐蝕的根本成因，就是水質(zhì)不合格，具體包括水汽滲透、pH值過低、溶解氧含量過高以及有毒有害陰離子如氯離子含量過高等。如在換熱器使用過程中，水質(zhì)無法達(dá)到設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)，就會導(dǎo)致設(shè)備電化學(xué)腐蝕或化學(xué)腐蝕問題。

為降低水質(zhì)問題對于換熱器設(shè)備使用的不良影響，應(yīng)對換熱器材質(zhì)提出一定的要求，具體包括抗離子腐蝕、抗水汽滲透等，同時在高溫條件還應(yīng)保持相對穩(wěn)定的抗腐蝕性。此外，在設(shè)備正式投入使用前，還應(yīng)對其進(jìn)行相應(yīng)的防腐處理，以提高設(shè)備的抗腐蝕能力。

（3）換熱器設(shè)備表面腐蝕磨損問題分析

就換熱器設(shè)備實際應(yīng)用而言，在腐蝕介質(zhì)與設(shè)備金屬部件外側(cè)表面間有著較大的運動速度。隨著設(shè)備使用時間不斷增加，就會導(dǎo)致設(shè)備金屬部件外側(cè)出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕損壞問題，通常情況下將這種腐蝕問題稱為磨損腐蝕，又稱磨損。磨損腐蝕問題的根本原因是由于介質(zhì)流動導(dǎo)致的，但由于介質(zhì)種類眾多，如液體、氣體、固體顆粒等，導(dǎo)致其具體問題成因較為復(fù)雜?？偟膩碚f，磨損腐蝕可以理解為高運動速度狀態(tài)下的流體對于設(shè)備金屬表面已存在腐蝕產(chǎn)物的機械沖刷，以及與設(shè)備外部裸露金屬表面腐蝕反應(yīng)的共同作用。

實際化工生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工況較為復(fù)雜，常涉及一些粘性介質(zhì)的換熱作業(yè)。為避免此類粘性介質(zhì)在設(shè)備中發(fā)生沉淀結(jié)構(gòu)，在換熱操作中就會賦予其一定的速度，通常介質(zhì)的流速不得低于2m/s。高運動速度狀態(tài)下，尤其是組成復(fù)雜帶有氣泡或固體顆粒的流體，就會對設(shè)備金屬表面造成強烈的沖刷，局部區(qū)域所承受的壓力可達(dá)幾十兆帕。因此，在換熱器實際應(yīng)用中，通常會在殼程入口處設(shè)置相應(yīng)的防沖板，以避免設(shè)備換熱管直接與介質(zhì)接觸。但隨著時間的推移，防沖板在流體沖擊作用下，也會發(fā)生損壞。

2 化工換熱器設(shè)備的腐蝕防治措施分析

（1）陽極犧牲保護(hù)措施分析

如碳素鋼處于電解質(zhì)溶液環(huán)境下，就會相應(yīng)形成微電池，碳素鋼主要由滲碳體和鐵素體構(gòu)成，其中鐵素體的電極電位普遍較低，因此其可以視為微電池的陽極，相應(yīng)地滲碳體就是微電池的陰極。

換熱器產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕時，陰陽兩極間具有的電流，就是腐蝕電流。陽極犧牲保護(hù)法就是在需保護(hù)的設(shè)備金屬表面連接一具有更低電位的金屬，使被保護(hù)金屬變?yōu)殛帢O，進(jìn)而達(dá)到防腐保護(hù)的目的。碳素鋼作為換熱器的主要材料，其作為犧牲陽極的情況較為常見，因此需挑選比鐵元素電位更低的材料進(jìn)行保護(hù)，綜合防腐保護(hù)性能、經(jīng)濟性等多方面要求，通常選用鋅作為陰極極化材料更加科學(xué)、合理。

（2）防腐涂料防腐措施分析

防腐涂層防腐是一種傳統(tǒng)的設(shè)備防腐措施，在換熱器腐蝕防治中有著廣泛的應(yīng)用。CH-784是一種環(huán)氧氨基涂料，具有耐腐蝕、耐酸堿、耐溶劑以及耐高溫等特點。另外，使用此種涂料獲得的漆膜同樣具有良好的物理性能，包括表面平滑、硬度大、耐摩擦以及粘附性強等。因此，CH-784漆膜在水中與不易溶解物間的摩擦力相對較小，設(shè)備內(nèi)不易產(chǎn)生沉淀堆積或粘附。

CH-784涂料中的底漆和面漆中具有一定的金屬顏料含量，故而其導(dǎo)熱性能良好，在實際應(yīng)用過程中，抗結(jié)構(gòu)、生銹效果良好，且具有提高換熱效果和促進(jìn)水質(zhì)流速提高的作用。受水質(zhì)腐蝕影響，許多化工企業(yè)在選擇換熱器設(shè)備時，不得不選擇銅合金、不銹鋼等材質(zhì)，導(dǎo)致?lián)Q熱器成本居高不下。合理使用防腐涂層，可有效提高換熱器設(shè)備的抗腐蝕能力，同時大幅度降低設(shè)備成本，如選擇碳鋼材質(zhì)的換熱器，進(jìn)而提高化工生產(chǎn)的綜合效益。

（3）金屬或無機涂層保護(hù)措施分析

在換熱器設(shè)備金屬表面設(shè)置一層金屬或無機涂層，也可以達(dá)到相應(yīng)的防腐保護(hù)效果，即鍍層防腐保護(hù)。金屬鍍層保護(hù)具體方法包括電鍍、包鍍、蒸汽鍍等；無機鍍層保護(hù)具體措施包括滲鍍、噴涂以及化學(xué)轉(zhuǎn)化等。就金屬涂層而言，其變化性相對較強，而無機涂層則較為脆弱。因此，在實際保護(hù)過程中，需保障涂層的完全隔離狀態(tài)，如存在缺陷、孔洞等問題，就會產(chǎn)生電偶效應(yīng)，加速局部區(qū)域的腐蝕速率，導(dǎo)致反向的保護(hù)效果。

3 結(jié)語

綜上所述，換熱器作為化工生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，在化工行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，其設(shè)備安全問題直接影響著化工企業(yè)安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)。因此，相關(guān)人員必須提高對于換熱器防腐問題的重視，從換熱器常見腐蝕問題及成因入手，針對實際問題采取相應(yīng)的防治措施，以提高設(shè)備的抗腐蝕能力，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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