康利剛（河南省防腐企業(yè)集團有限，河南 新鄉(xiāng) 453000）

化工換熱器的腐蝕問題與防腐措施

康利剛（河南省防腐企業(yè)集團有限，河南 新鄉(xiāng) 453000）

換熱器是化工生產(chǎn)流程中的重要設(shè)備類型，對于維持化工材料溫度與設(shè)備運行工況條件有著重要的作用。由于換熱器始終與周圍的流體介質(zhì)相接觸，因此其承受的外部磨損與腐蝕問題相對突出，需要采取有效的防護措施進行保護，以此保證換熱器的使用性能與整體壽命。本文闡述了化工換熱器工作特點，對當前化工換熱器的常見腐蝕問題進行了分類研究，在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的防腐措施，旨在提供一定的參考與借鑒。

化工；換熱器；腐蝕；防腐

1 化工換熱器工作特點分析

換熱器是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的能量交換設(shè)備，冷熱流體介質(zhì)在換熱器中完成熱量傳遞，此類設(shè)備在石油化工、煤化工、鹽化工等工業(yè)系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色?；ゎI(lǐng)域應(yīng)用的換熱器中的熱交換冷熱介質(zhì)性質(zhì)較為復(fù)雜，通常表現(xiàn)出高溫(近1000℃)、高壓(2500MPa)、高流速、強腐蝕等特點，極易出現(xiàn)腐蝕與泄露問題。這些問題的存在不僅影響著化工生產(chǎn)的順利進行，同時也對工業(yè)生產(chǎn)安全埋下了隱患。其中，換熱管的表面腐蝕約占腐蝕泄漏的90%，它是介質(zhì)的沖刷和介質(zhì)中化學物質(zhì)侵蝕綜合作用的結(jié)果。下圖1為化工換熱器常見結(jié)構(gòu)。

圖1 化工換熱器常見結(jié)構(gòu)

2 化工換熱器腐蝕問題研究

2.1 換熱器表面磨損導(dǎo)致的腐蝕

所謂磨損腐蝕，就是將高速流體對金屬表面對己經(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。換熱器表面在系統(tǒng)工作條件下，內(nèi)部介質(zhì)流通速度較大，二者間的相對作用使得換熱器不可避免的出現(xiàn)磨損問題。出現(xiàn)腐蝕損壞的位置多為換熱器中流速出現(xiàn)急劇變化的位置。這種腐蝕損壞的作用程度與介質(zhì)內(nèi)的成分構(gòu)成，化工生產(chǎn)介質(zhì)內(nèi)的氣體、液體、固體、氣泡等均會造成腐蝕。化工生產(chǎn)領(lǐng)域中的部分介質(zhì)具有較高的粘性，為了維持介質(zhì)的有效流動性，通常其流速參數(shù)會被設(shè)置的較高。介質(zhì)流通經(jīng)過換熱器時，其內(nèi)部的高速流體就會對換熱器表面造成強烈的沖刷作用。此外，振動以及微振動也是導(dǎo)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。

2.2 表面沉積物導(dǎo)致的電化學腐蝕

換熱器管道中的介質(zhì)在流通環(huán)節(jié)中會與換熱管發(fā)生一定的附著作用，進而形成沉積物。此部分沉積物沿著介質(zhì)流向呈現(xiàn)不均勻離散性分布特征，使得管道內(nèi)部形成一個又一個流通環(huán)境差異化區(qū)段。在這些沉積物形成電化學腐蝕作用的過程中，去主要原因是沉積物與管道附著的接縫位置內(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(dǎo)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(dǎo)致更嚴重的腐蝕。

2.3 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(C1-,S2等)，進而導(dǎo)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(dǎo)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。

3 化工換熱器防腐措施應(yīng)用

3.1 犧牲陽極保護法

(1)碳素鋼的電化學腐蝕?；Q熱器中使用的碳素鋼材料在介質(zhì)電解質(zhì)溶液中會發(fā)生微電池作用?；Q熱器表面附近將分為鐵素體與滲碳體，其中的鐵元素點位較低，成為陽極，而滲碳體則成為陰極。換熱器材料則將能夠有效規(guī)避腐蝕電化學腐蝕作用的影響。

(2)犧牲陽極保護法?；Q熱器形成腐蝕作用的情況下，陰陽極之間存在電流作用，電流受外部陰陽極的電勢驅(qū)動而形成定向運動。犧牲陽極保護法的基本原理是通過在設(shè)備外部加設(shè)低電位金屬將腐蝕作用控制在外接金屬上，方式設(shè)備發(fā)生直接腐蝕。

3.2 換熱器防腐涂料及其應(yīng)用

換熱器防腐材料主要包括金屬涂料和無機涂料兩種。其中，金屬涂層的主要施工方法有：電鍍、火焰噴涂、包鍍等。而無機涂層的施工方法有：噴涂、滲鍍、或化學轉(zhuǎn)化等。涂料刷涂完成后需要在高溫環(huán)境中進行加熱固化。常見的金屬涂料才換熱器工況條件下存在一定的形變問題，而無機涂料層呈現(xiàn)較為明顯的脆性特征，具體應(yīng)用環(huán)節(jié)需要進行嚴格的工藝控制。

當前化工換熱器中應(yīng)用較多的是CH-784防腐涂料系環(huán)氧氨基涂料，此種材料具有理想的耐腐蝕性能，同時具備良好的機械性能，能夠有效適應(yīng)化工生產(chǎn)條件下的介質(zhì)沖擊與摩擦作用。材料表面光滑，與介質(zhì)雜質(zhì)間的附著力較小，不宜形成水垢。此外，CH-784防腐涂料底漆面漆含有金屬顏料，導(dǎo)熱系數(shù)大，能夠有效提高換熱效果。鑒于當前化工領(lǐng)域較為突出的水質(zhì)腐蝕問題，很多工廠使用碳鋼換熱器涂防腐涂層，費用明顯低于傳統(tǒng)不銹鋼換熱器與鈦換熱器，常規(guī)使用期可達10年以上。

3.3 CH-784防腐涂料及其應(yīng)用

CH-784防腐涂料系環(huán)氧胺基涂料,其特點是：耐酸堿、耐油、耐水、耐溶劑、耐熱、耐磨、導(dǎo)熱，抗沖擊，堅硬光滑，抗水蒸氣，附著力好。熱固化型耐溫150-200℃。CH-784涂料是單包裝，施工方便，加熱固化，可制成淡色漆。CH-784防腐涂料的主要成膜物質(zhì)是環(huán)氧樹脂。一般用609或607環(huán)氧樹脂，環(huán)氧與胺基樹脂成分以7：3為佳。

在該材料的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，首先需要對化工換熱器設(shè)備進行表面處理，通過噴砂除銹、去雜質(zhì)、除油等操作維持設(shè)備表面的清潔性。防腐材料涂層厚度的選擇需要兼顧防腐性能與設(shè)備導(dǎo)熱性能，通常選擇的涂層整體厚度水平為80-250mm，過厚的涂層厚度不僅會降低換熱器的傳熱有效性，同時也會導(dǎo)致漆膜脆性過高，而形成質(zhì)量問題。材料的涂刷操作通常選擇便于實施的浸泡式方法，同時也可根據(jù)情況使用換熱循環(huán)泵進行循環(huán)涂刷。涂層包括底漆2層，面漆4層，單層厚度控制在25-40mm水平范圍內(nèi)。涂層的加熱固化緩慢進行，起始溫度80℃，逐漸升高至160℃后維持2h，而后進行自然降溫。最終的材料涂層質(zhì)量評定標準為外觀平整光滑，不存在麻點、裂紋、針孔等問題，各涂層厚度均勻一致。

4 結(jié)語

綜上所述，化工換熱器的腐蝕問題是影響其使用性能與安全性的重要因素，為了有效提升化工行業(yè)中換熱器的實際使用效果，行業(yè)工作者們應(yīng)針對其工作性能進行深入的研究分析，把握常見腐蝕問題的形成原因與控制要素，合理應(yīng)用防腐措施，有效提升設(shè)備的防腐性能水平，為換熱器的正常使用與高效運轉(zhuǎn)創(chuàng)造有利條件，為化工行業(yè)設(shè)備應(yīng)用發(fā)展提供有利基礎(chǔ)。

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康利剛(1977-)男，漢族，河南省長垣縣人，現(xiàn)供職于河南省防腐企業(yè)集團有限，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)高級工程師，工程師，國家注冊二級建造師。