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、正常運轉(zhuǎn)，所以，換熱器的防腐成為化工企業(yè)的一項重要任務(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，然后對癥下藥，高效利用防腐措施。本文將從這兩個方面進行探討。

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行相互相換。換熱器在我國的使用已經(jīng)非常廣泛，技術(shù)已經(jīng)達到成熟狀態(tài)，早我國的各個行業(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)的一個難點也是重點。

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)生相對流動，由于流動速度的不均勻，或者某些特定情況下，流體不發(fā)生流動，這時候就會產(chǎn)生沉積物。這些沉積物經(jīng)過長期的積累，同時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，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。無論是陽極還是陰極發(fā)生反應(yīng)，都會造成腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生陽性反應(yīng)，就會出現(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)生擴散，進入鋼材內(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，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，甲烷氣體沒有及時從鋼材中逃逸出來，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，鋼材性能越來越差，表面出現(xiàn)越來越多越來越大縫隙。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)。由于換熱器在運行過程中，其內(nèi)介質(zhì)處于高速流動狀態(tài)，這就會對金屬表面的腐蝕部位造成撞擊或者沖刷，長此以往腐蝕物質(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機涂層，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，無機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)過高溫烘烤。這兩種圖層都各有特點，金屬涂層具有可變形性，而無機涂層則很脆。在防腐隔離中，要想發(fā)揮隔離效果，對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行溫度可以達到200℃。比如，漆膜具有很好的物理機械性能，同時具有硬度大，表面光滑，抗沖擊，抗摩擦，附著力大的優(yōu)點。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 犧牲陽極保護法

電化學(xué)腐蝕發(fā)生的過程中，在陰極與陽極之間出現(xiàn)離子交換，產(chǎn)生電流，也就是腐蝕電流。犧牲陽極保護法，簡單一點來說，就是在被保護的那邊便連接一個相對其本身電位更負(fù)的金屬，這樣的話，被保護的金屬端就會發(fā)生陰極極化。一般情況下，常用的犧牲陽極材料為碳素鋼，主要因為碳素鋼組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)成陽極，就很容在化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生氧化膜，并且不會產(chǎn)生腐蝕電流。另有一些金屬材料由于價格較高，大大增加成本，得不償失，相比較起來，鋅是非常適合做陰極極化材料的。

2.3 應(yīng)用防護襯里

在化工行業(yè)，經(jīng)常會有一些腐蝕性能極強的化學(xué)物質(zhì)，然而現(xiàn)有的材料無法滿足耐腐蝕的要求，即使有也都是價格非常昂貴的，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襯里。在防護襯里選擇的過程中，必須合理分析換熱器的運行環(huán)境以及流體的性質(zhì)，同時還要關(guān)注反應(yīng)溫度、壓力等主要因素。就現(xiàn)在看來，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，其中金屬材料價格較高，施工難度也較大，而非金屬襯里價格低廉，但是抵抗惡劣環(huán)境的能力相對較差。

3 結(jié)語

換熱器的腐蝕是一個嚴(yán)肅的問題，會對化工行業(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)該加強設(shè)備維護，采用綜合防腐措施，進行全面有針對的治理措施，只有這樣，才能控制腐蝕程度，解決腐蝕問題，延長換熱器的使用壽命，為企業(yè)安全與企業(yè)效益帶來最大的才能最大限度的延長換熱設(shè)備的使用壽命，取得很好的安全效益和經(jīng)濟效益。

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