武志民 鄭喜明(唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山063305)

換熱器的腐蝕原因及防腐措施的高效利用

武志民 鄭喜明(唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山063305)

在化學(xué)工業(yè)中，換熱器的腐蝕問題是一直存在的問題，嚴(yán)重影響化工行業(yè)的安全、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，換熱器的防腐成為化工企業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，成功的防腐能夠提高化工廠的生產(chǎn)效率，解決安全隱患。為了從根本上解決腐蝕問題，首先就得了解發(fā)生腐蝕的真正原因，然后對(duì)癥下藥，高效利用防腐措施。本文將從這兩個(gè)方面進(jìn)行探討。

換熱器；腐蝕原因；防腐措施

換熱器也可以稱作熱交換器，他的主要功能就是將熱流體與冷流體之間的熱量進(jìn)行相互相換。換熱器在我國(guó)的使用已經(jīng)非常廣泛，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟狀態(tài)，早我國(guó)的各個(gè)行業(yè)中可見其蹤影，特別是化工行業(yè)。然而，由于使用頻率較高，使用環(huán)境復(fù)雜惡劣，換熱器經(jīng)常出現(xiàn)故障，最常見的就是腐蝕，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在換熱器的損壞中，90%的故障都是由腐蝕引發(fā)的。所以，換熱器的腐蝕問題成為化工行業(yè)的一個(gè)難點(diǎn)也是重點(diǎn)。

1 換熱器的腐蝕原因

1.1 電化學(xué)腐蝕

當(dāng)換熱管中流體發(fā)生相對(duì)流動(dòng)，由于流動(dòng)速度的不均勻，或者某些特定情況下，流體不發(fā)生流動(dòng)，這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生沉積物。這些沉積物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累，同時(shí)隨著流體緩慢流向金屬表面，在金屬表面形成馬蹄形的凹槽或深谷形狀。換熱器的腐蝕連續(xù)不牢固性、并且具有不均勻性的特點(diǎn)，在縫內(nèi)外，沉積物的含量不一，存在很大的差別，這幾形成了電化學(xué)腐蝕。無(wú)論是陽(yáng)極還是陰極發(fā)生反應(yīng)，都會(huì)造成腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生陽(yáng)性反應(yīng)，就會(huì)出現(xiàn)金屬逐漸溶解，當(dāng)發(fā)生陰極還原反應(yīng)，換熱器中的物質(zhì)會(huì)被還原成中性或者堿性的溶液，一旦出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物，就會(huì)造成散熱器縫內(nèi)外的化學(xué)成分不平衡，出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。

1.2 高溫氫損傷導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象

在高溫、高壓的環(huán)境條件下，氫氣發(fā)生擴(kuò)散，進(jìn)入鋼材內(nèi)部，和鋼材內(nèi)不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生甲烷等氣體，這樣一來(lái)，鋼材碳含量急劇下降，出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，降低了鋼材的硬度。同時(shí)，甲烷氣體沒有及時(shí)從鋼材中逃逸出來(lái)，聚集在晶界和附近的空隙中，由于處于高溫高壓環(huán)境中，就會(huì)導(dǎo)致鋼材表面出現(xiàn)微小的裂縫和鼓包，降低鋼材的延伸性和硬度，隨著碳元素的大量流失，鋼材性能越來(lái)越差，表面出現(xiàn)越來(lái)越多越來(lái)越大縫隙。由于高溫氫氣損傷而引發(fā)的腐蝕現(xiàn)象，一般都是在加氫反應(yīng)器中發(fā)生，在高溫段管道中居多。

1.3 磨損腐蝕

磨損腐蝕，發(fā)生的主要原因就是金屬構(gòu)件與換熱器表面的介質(zhì)發(fā)生相互摩擦，長(zhǎng)此以往在金屬構(gòu)件的表面形成損壞。導(dǎo)致磨損發(fā)生的介質(zhì)，有可能是固體，也有可能是液體，甚至可能是氣體，總之不局限于介質(zhì)的形態(tài)。由于換熱器在運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)介質(zhì)處于高速流動(dòng)狀態(tài)，這就會(huì)對(duì)金屬表面的腐蝕部位造成撞擊或者沖刷，長(zhǎng)此以往腐蝕物質(zhì)隨著介質(zhì)一起流走，金屬構(gòu)件又出現(xiàn)新的裸露部位，繼而繼續(xù)產(chǎn)生撞擊或者沖刷，如此反復(fù)，就形成了磨損腐蝕。

2 換熱器防腐措施的高效利用

2.1 使用換熱器防腐涂料

在換熱器上噴涂一層金屬涂層或者無(wú)機(jī)涂層，可以有效阻礙金屬與外界環(huán)境的接觸，降低環(huán)境對(duì)金屬材料的影響，這就是防腐涂料的主要作用。

一般情況下，金屬涂層的施工操作有多種選擇，按照金屬的性質(zhì)有以下幾種：電鍍、火焰噴涂、包鍍、熱浸和蒸汽鍍。同樣，無(wú)機(jī)涂層也可以適用多種施工方法：噴涂、滲鍍、或化學(xué)轉(zhuǎn)化。在涂料噴涂完成之后，需要經(jīng)過(guò)高溫烘烤。這兩種圖層都各有特點(diǎn)，金屬涂層具有可變形性，而無(wú)機(jī)涂層則很脆。在防腐隔離中，要想發(fā)揮隔離效果，對(duì)圖層也有一定的要求，施工完成之后必須做好檢查，不能有微孔或其他缺陷存在，不然就會(huì)發(fā)生電偶效應(yīng)，加快金屬局部腐蝕的速度。防腐涂料屬于環(huán)氧氨基涂料，具有耐腐蝕、耐酸堿、耐水、耐溶劑，并且可以承受的外界或者運(yùn)行溫度可以達(dá)到200℃。比如，漆膜具有很好的物理機(jī)械性能，同時(shí)具有硬度大，表面光滑，抗沖擊，抗摩擦，附著力大的優(yōu)點(diǎn)。再比如，CH-784防腐涂料底漆面漆含有金屬顏料，不生銹不結(jié)垢，可以有效提高介質(zhì)的流速，提高提高換熱器的換熱效果。

2.2 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法

電化學(xué)腐蝕發(fā)生的過(guò)程中，在陰極與陽(yáng)極之間出現(xiàn)離子交換，產(chǎn)生電流，也就是腐蝕電流。犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，就是在被保護(hù)的那邊便連接一個(gè)相對(duì)其本身電位更負(fù)的金屬，這樣的話，被保護(hù)的金屬端就會(huì)發(fā)生陰極極化。一般情況下，常用的犧牲陽(yáng)極材料為碳素鋼，主要因?yàn)樘妓劁摻M成成分組要就是鐵素體（Fe），并且鐵是電位極低的標(biāo)準(zhǔn)材料。如果將鋁當(dāng)成陽(yáng)極，就很容在化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生氧化膜，并且不會(huì)產(chǎn)生腐蝕電流。另有一些金屬材料由于價(jià)格較高，大大增加成本，得不償失，相比較起來(lái)，鋅是非常適合做陰極極化材料的。

2.3 應(yīng)用防護(hù)襯里

在化工行業(yè)，經(jīng)常會(huì)有一些腐蝕性能極強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，然而現(xiàn)有的材料無(wú)法滿足耐腐蝕的要求，即使有也都是價(jià)格非常昂貴的，在這種情況下，要想合理控制腐蝕情況的發(fā)生，最好的辦法就是為換熱器添加一層防護(hù)襯里。在防護(hù)襯里選擇的過(guò)程中，必須合理分析換熱器的運(yùn)行環(huán)境以及流體的性質(zhì)，同時(shí)還要關(guān)注反應(yīng)溫度、壓力等主要因素。就現(xiàn)在看來(lái)，最常用的襯里材料有玻璃鋼、聚四氟乙烯、鈦、不銹鋼、搪玻璃等，其中金屬材料價(jià)格較高，施工難度也較大，而非金屬襯里價(jià)格低廉，但是抵抗惡劣環(huán)境的能力相對(duì)較差。

3 結(jié)語(yǔ)

換熱器的腐蝕是一個(gè)嚴(yán)肅的問題，會(huì)對(duì)化工行業(yè)造成安全威脅，降低生產(chǎn)效率，所以，任務(wù)重大。在防腐蝕工作中，如果僅僅依靠某一種辦法，得到的效果肯定不如人愿，所以，要從根本上解決腐蝕問題，不僅要了解腐蝕原理，還應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，采用綜合防腐措施，進(jìn)行全面有針對(duì)的治理措施，只有這樣，才能控制腐蝕程度，解決腐蝕問題，延長(zhǎng)換熱器的使用壽命，為企業(yè)安全與企業(yè)效益帶來(lái)最大的才能最大限度的延長(zhǎng)換熱設(shè)備的使用壽命，取得很好的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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