喻付華

摘 要：在化工設(shè)備的裝置中，最常見的腐蝕就是換熱器的腐蝕，所以，此文重點討論化工設(shè)備中經(jīng)常見到的換熱器的腐蝕以及防腐的問題，主要探討換熱器發(fā)生問題的主要原因，同時還在這個基礎(chǔ)上概括出了預(yù)防換熱器腐蝕的方法，對所出現(xiàn)的問題不同，對其所采取的防御方法也就隨之不同。

關(guān)鍵詞：化工換熱器 腐蝕問題 防腐措施

中圖分類號：TQ050.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0103-02

所謂熱交換器，就是能夠把冷、熱流體的一些能量彼此之間傳輸給流體的設(shè)備，也叫換熱器。換熱器一般都在石油化工、煤化工、鹽化工以及一些熱電廠中使用，且使用量比較大。因為熱交換器所要接觸的物質(zhì)的成分都很復(fù)雜，所以在生產(chǎn)時，它具有一些獨特的性質(zhì)，比如耐高溫（近1000 ℃）、耐高壓（2500 MPa）、高流速、腐蝕性強等等，所以出現(xiàn)沖刷泄露與腐蝕泄露是比較常見的一種現(xiàn)象。然而各種形式的泄漏和腐蝕，彼此之間都有或多或少的關(guān)系。泄露不僅對生產(chǎn)的穩(wěn)定進行不利，還是導致這些設(shè)備出現(xiàn)問題的主。泄露中最為普遍的問題就是換熱管的表面發(fā)生腐蝕，這種現(xiàn)象甚至可以達到腐蝕泄露90%以上，導致這種現(xiàn)象的原因就是介質(zhì)的沖刷與介質(zhì)所含化學物質(zhì)彼此侵蝕作用。

1 致使化工換熱器失效的原因

1.1 沉積物可以導致電化學腐蝕

若換熱管中的介質(zhì)流動不均勻或者是不流動時，就會在換熱管上形成一定量的沉積物。而這些沉積物經(jīng)常不是以馬蹄形的凹槽或者是深谷形狀存在的，所以它就會沿著流體的流動方向流向金屬的表面。而腐蝕又具有這樣一些特性，即連續(xù)不牢固性、不均勻性等，之所以會形成電化學腐蝕，就是因為縫內(nèi)外氧的含量存在一定的差異。其包括：若是陽極氧化反應(yīng)，就會導致金屬溶解；若是陰極還原反應(yīng)，就將物質(zhì)還原成了中性溶液或者是堿性溶液；與此同時，腐蝕產(chǎn)物也會大量存在，致使縫內(nèi)外化學成分極度的不均衡，進而會導致更嚴重的腐蝕。

1.2 換熱管水側(cè)的腐蝕

因為換熱管的交換介質(zhì)往往是水，所以水對換熱管造成的腐蝕問題絕對不可以不屑。造成水腐蝕的原因就是水中所含的成分，即pH值過低、水汽滲透、含有一定的溶解氧以及含有的有毒有害陰離子（Cl-，S2-等），進而導致?lián)Q熱管發(fā)生化學腐蝕或是電化學腐蝕。所以說，預(yù)防換熱管腐蝕要滿足這樣一些條件，即要求防腐表面的粘附性好，導熱性好，能夠抵抗溫度的變化，硬度也要較高。與此同時，他們還要具有抵抗化學離子侵蝕、水汽的滲透、阻止產(chǎn)生污垢的能力，這樣才能較好的預(yù)防換熱管的腐蝕。

1.3 換熱器表面的腐蝕磨損

金屬部件的外側(cè)和腐蝕介質(zhì)之間的相對運動速度比較大，這樣就會使得部件的外側(cè)部分地方出現(xiàn)比較嚴重的腐蝕損壞，把這類腐蝕叫做磨損腐蝕，同時也叫磨損。導致這種腐蝕的原因很多，比如可以是說介質(zhì)的流動，也可以是氣體、液體或者是固體顆粒、氣泡等等，都是造成此類的腐蝕原因。所謂磨損腐蝕，就是將高速流體對金屬表面對已經(jīng)生成腐蝕產(chǎn)物的機械沖刷作用與剛裸露金屬表面腐蝕作用的結(jié)合。

在石油化工生產(chǎn)時經(jīng)常會長生一些具有粘性的介質(zhì)。為了使這些介質(zhì)不發(fā)生沉淀結(jié)垢，因此介質(zhì)的流速必須要大于2 m/s。若流體的流速特別高，尤其是一些含有固體顆粒、氣泡的流體，速度過高就導致這些介質(zhì)沖刷傳熱面，造成局部表面的壓力可以達到幾十兆帕。甚至更高。在設(shè)計的過程中，為了避免流體流入殼體，導致?lián)Q熱管受到直接的沖刷或間接沖刷，就會在殼體進口處的管道口上安裝防沖板，然而由于流體或者是固體顆粒沖刷的時間比較長，就會導致防沖板發(fā)生損壞現(xiàn)象。此外，振動以及微振動也是導致折流板管孔處受到磨損不可忽略的因素。這些都屬于磨損腐蝕的外在形式。

2 化工換熱器的防腐措施

2.1 犧牲陽極保護法

（1）碳素鋼的電化學腐蝕：若碳素鋼處于電解質(zhì)溶液中（例如水）時會會形成微電池。組成碳素鋼的基本元素是鐵素體（Fe）與滲碳體（Fe，C），又由于鐵素體的電極電位相對比較低，故它能夠成為微電池的陽極，而滲碳體自然而然就是陰極。（2）犧牲陽極保護法：在發(fā)生電化學腐蝕的過程中，兩極之間產(chǎn)生的電流為腐蝕電流。那么什么才是所謂的犧牲陽極保護法，即在被保護的金屬設(shè)備上連接一個電位更負（相對于被保護的金屬設(shè)備而言）的金屬（如剛鐵設(shè)備上連接的鋅等），使被保護的金屬設(shè)備發(fā)生陰極極化。一般情況下，碳素鋼作為犧牲陽極材料，因為組成碳素鋼的基本元素是鐵素體（Fe），同時在相關(guān)的表中也可以查到鐵是電位極低的標準材料。如果將擇鋁作為陽極，這樣就比較容易產(chǎn)生氧化膜，但是不會產(chǎn)生腐蝕電流。而其他一些材料的價格不菲，故將鋅作為陰極極化的材料比較劃算。

2.2 換熱器防腐涂料以及應(yīng)用

（1）CH-784防腐涂料屬于環(huán)氧氨基涂料，具有這樣一些特性：耐腐蝕性能好，耐大部分酸堿，耐水，耐溶劑，可承受的最高溫度可達200 ℃；同時這種漆膜的物理性能也較好，硬度大，表面較滑，粘附性較強，耐沖擊，耐摩擦。所以，與水中的不易溶解的物質(zhì)之間的摩擦力小，所沉淀的物質(zhì)又會被冷卻水沖走，不會粘附在管壁上。漆膜的防腐阻垢的作用很明顯，CH-784防腐涂料底漆面漆含有一定的金屬顏料，因此導熱系數(shù)大，漆層的厚度大致在80～250 μm。漆層熱阻最大只會有1.66×104M2h℃/kcal，既不生銹也不結(jié)垢，同時還能夠增加水的流速，使換熱效果提高。因為水質(zhì)的腐蝕，有很多工廠都開始使用不銹鋼、銅合金、鈦合金的換熱器，但是價格成本較高。在碳鋼的表面涂上防腐層，這樣成本僅為不銹鋼換熱器1/4～1/5，為鈦換熱器的1/11，使用年限可達到10年。（2）若是為了保障金屬與環(huán)境之間的作用，那么就可以涂一層較薄的金屬涂層與無機涂層，這是除了犧牲鋅以外的又一種保護方法。在金屬的表面涂層（或稱鍍層）時，具體方法有：電鍍、，火焰噴涂、包鍍、熱浸以及蒸汽鍍。無機涂層具體方法有：噴涂、滲鍍、化學轉(zhuǎn)化等等。在噴涂后進場在高溫下烘烤。金屬涂層的變化性比較強，同時無機涂層也很脆弱，所以這兩種涂層都必須有完全隔離的作用，若是出現(xiàn)唯恐或者是其他一些問題，會發(fā)生電偶效應(yīng)，會使金屬的局部發(fā)生快速腐蝕。

2.3 CH-784防腐涂料以及使用效果

（1）CH-784防腐涂料試制的特征：CH-784防腐涂料屬于環(huán)氧胺基涂料，具有這樣一些特性：耐酸堿、耐油、耐水、耐溶劑、耐高溫、耐磨損、導熱性好，抗沖擊強，堅硬光滑，抗水蒸氣，附著行好。熱固化型可以承受的溫度可達到150 ℃～200 ℃，CH-784涂料屬于單包裝，因此施工簡單，加熱使其融化，就可以制成淡色漆。CH-784防腐涂料的成分是環(huán)氧樹脂。通常使用609或者是607環(huán)氧樹脂，環(huán)氧和胺基樹脂成分比例最好是7∶3。

（2）施工工藝要求：①設(shè)備噴砂可以除銹、除油，同時也可露出金屬原有顏色。②涂層厚度—— 換熱器的屠城要達到要求，即不僅達到防腐蝕的目，還要滿足多熱的要求，因此涂層一般為80～250 μm。若漆層太厚，對傳熱不利，漆膜較脆。③施工方法一般為浸泡式或者是利用換熱器本身作為殼體，涂管內(nèi)壁時使用泵循環(huán)，管外壁一般用浸泡的方式。④涂層次數(shù)—— 底漆與面漆共6層，每一層的厚度大約在25～40 μm。⑤加熱方法—— 在涂層表面干后，把它送入烘烤房進行加熱固化。溫度從80 ℃慢慢升至，然后160 ℃恒溫烘烤2 h，最后自然降溫。

（3）CH-784防腐涂料試制的應(yīng)用效果：采用CH-784防腐涂料試制工藝防腐方案后取得了較好的防腐效果，如表1所示與以往的腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，F(xiàn)e離子濃度大為減少。2012年9月19日，通過觀測換熱器比較干凈，能夠看到防護涂層本色，沒有見到垢及腐蝕產(chǎn)物。

3 結(jié)語

在化工設(shè)備的裝置中，最常見的腐蝕就是換熱器的腐蝕，所以，可以將腐蝕分為這樣一些類型：有沉積物導致的電化學腐蝕；有負荷應(yīng)力、熱應(yīng)力導致的應(yīng)力腐蝕；有入口流體速度較高導致的磨損腐蝕；也有溶解氧腐蝕以及材質(zhì)等方面的問題。此外，可以依據(jù)換熱器的腐蝕形態(tài)、實際具體條件，采取與之相應(yīng)的防腐措施。

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