化工設(shè)備換熱器的常見腐蝕與防腐研究

王燕平

摘要：隨著我國科技水平持續(xù)提高，人們對換熱器的要求越來越高，但其面臨的腐蝕問題較為嚴(yán)峻，一般有三方面，即：物理腐蝕（金屬材料在物理溶解作用下產(chǎn)生損壞所致）、化學(xué)腐蝕（金屬材料與化學(xué)物質(zhì)接觸而發(fā)生直接的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致）、電化學(xué)腐蝕（沉積物的堆積導(dǎo)致）。根據(jù)化工設(shè)備換熱器腐蝕方式的不同，需要采取相應(yīng)的防范措施，加以應(yīng)對，保證換熱器正常運行。本文通過分析換熱器腐蝕的內(nèi)涵，對存在的化工設(shè)備換熱器的腐蝕問題研究提出相應(yīng)的防腐蝕措施。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備；換熱器；防腐要點

壓力容器是化工設(shè)備的重要組成部分，在化工生產(chǎn)中具有重要作用。壓力容器一旦發(fā)生腐蝕，輕則影響化工反應(yīng)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重的甚至?xí)劤芍卮蟀踩鹿?。腐蝕和應(yīng)力是導(dǎo)致金屬材料破裂、失效的重要因素，在化工壓力容器中不可避免。通過采取相應(yīng)防腐措施，可在一定程度上抑制腐蝕進(jìn)程，延長設(shè)備使用壽命，保證化工生產(chǎn)安全穩(wěn)定進(jìn)行。

1化工壓力容器常見腐蝕類型

1.1物理腐蝕

物理腐蝕是指構(gòu)成容器的金屬材料在物理溶解作用下所產(chǎn)生的損壞，這種腐蝕與化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)無關(guān)，僅是一個物理變化的過程。例如，用來盛放熔融金屬的鋼制容器會緩慢地被熔融金屬所溶解，日積月累就會造成明顯的物理腐蝕。

1.2化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕是指容器表面的金屬材料與化學(xué)物質(zhì)接觸而發(fā)生直接的化學(xué)反應(yīng)，最終引起容器的損壞。引發(fā)化學(xué)腐蝕的一般是干燥氣體或非電解質(zhì)溶液，發(fā)生腐蝕時，金屬原子直接與氧化劑進(jìn)行電子交換而完成氧化還原反應(yīng)，期間不會產(chǎn)生電流。

1.3電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕是造成化工壓力容器腐蝕的最主要原因，其破壞性比物理腐蝕和化學(xué)腐蝕要大得多，這是因為化工生產(chǎn)中的電解質(zhì)溶液非常常見，為電化學(xué)腐蝕提供了良好的電解質(zhì)環(huán)境。在電化學(xué)腐蝕過程中，位于陽極的金屬失去電子并以離子形態(tài)進(jìn)入電解質(zhì)溶液，而金屬中的剩余電子在陰極被氧化劑所捕獲。電化學(xué)腐蝕既可以是單一的電化學(xué)過程，也可以與機械作用、生物作用等共存，形成一個極為復(fù)雜的反應(yīng)過程。

2化工設(shè)備換熱器防腐策略

2.1采取陽極犧牲保護(hù)的方法

（1）眾所周知，碳素鋼的電化學(xué)腐蝕主要情況有：碳素鋼一旦處于電解質(zhì)溶液中，就極易會形成微電池。碳素鋼通常是由鐵元素和滲碳體組成，而鐵元素的電極電位一般較低，因此它能理所應(yīng)當(dāng)?shù)某蔀槲㈦姵氐年枠O，而滲碳體也就自然而然的成為了微電池的陰極。

（2）犧牲陽極保護(hù)法：電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時，陰陽兩極之間會產(chǎn)生一定的電流。所謂的犧牲陽極保護(hù)法就是，在所需保護(hù)的設(shè)備上連接一個比自身電位更負(fù)的金屬（常用的有鋅），使得被保護(hù)的金屬發(fā)生極化現(xiàn)象。通常而言，基于碳素鋼的特性，其往往作為犧牲的那一部分，主要是原因是碳素鋼由電位極低的鐵元素構(gòu)成的，并且鐵相比鋁而言，較難產(chǎn)生氧化膜，同時能順暢的產(chǎn)生腐蝕電流，因此，在犧牲陽極的選擇上，較多的選擇碳素鋼。

2.2采用防腐性能強的材料

如果化工機械設(shè)備被腐蝕，輕則縮短了機械設(shè)備的使用壽命，重則將導(dǎo)致機械設(shè)備的性能受損，甚至無法使用，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)在資源和資金上蒙受損失，且會造成污染問題。因此，在制作化工機械設(shè)備時，應(yīng)盡可能選擇防腐性能強的材料，在不影響其功能的情況下，盡量選擇塑料材質(zhì)。除此之外，在選擇金屬制造的機械設(shè)備時，充分考慮其實際的工作年限，并結(jié)合今后的實際工作環(huán)境，根據(jù)分析結(jié)果選擇相應(yīng)的金屬材料。通常情況下，在設(shè)計并制作機械設(shè)備時，首先考慮的是其綜合經(jīng)濟(jì)價值。此外，還應(yīng)采取一定措施加強對機械設(shè)備的日常維護(hù)，延長使用壽命。

2.3改善焊接質(zhì)量

金屬材料焊接部位的殘余應(yīng)力是導(dǎo)致腐蝕斷裂的重要因素，通過提高焊接質(zhì)量，可以有效消除殘余應(yīng)力，改善焊縫區(qū)域的金相組織，進(jìn)而提高其耐蝕性。目前，不銹鋼材料焊接中應(yīng)用最廣泛的兩種工藝是電弧焊與氬弧焊，無論采用哪一種工藝，都必須遵循鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范的相關(guān)要求。焊條等焊接材料要選擇適用且經(jīng)過相關(guān)質(zhì)檢機構(gòu)檢測之后的材料。壓力容器焊接前，需充分考慮金屬材料的淬硬性、焊縫厚度等因素，并做好預(yù)熱工作。為避免容器產(chǎn)生超標(biāo)缺陷，焊接完畢后還需及時進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，并進(jìn)行晶間腐蝕測試，最后進(jìn)行超聲波檢測與射線檢測。

2.4應(yīng)用防護(hù)襯里

在化工生產(chǎn)過程中有一些腐蝕性極強的化學(xué)介質(zhì)，而現(xiàn)有的金屬材料無法滿足這些介質(zhì)的防腐要求，或者材料的價格極其昂貴而無法用于制作容器，這種情況下通常會為容器添加一層防護(hù)襯里。選擇防護(hù)襯里時，應(yīng)該嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)資料的有關(guān)要求，并充分考慮反應(yīng)溫度、壓力以及介質(zhì)的具體性質(zhì)。目前使用較多的襯里材料有玻璃鋼、聚四氟乙烯、鈦、不銹鋼、搪玻璃等，其中鈦、不銹鋼等金屬襯里對高溫、高壓的抵抗能力較強，但其造價較高，施工難度較大。而非金屬襯里的造價相對低廉，但對高溫、高壓的耐受能力相對要差，應(yīng)用場合有限。

2.5做好定期維修

在設(shè)備正常運行的過程中，需要依據(jù)實際環(huán)境情況來定期清洗、反清洗、化學(xué)清洗機器，從而保證換熱器不會因微生物繁殖、污垢等因素導(dǎo)致腐蝕，避免換熱器由于偏離過大的工況致使機器溫度過高或流速過快，進(jìn)而影響機器被腐蝕，不能正常運行。

2.6采取化學(xué)方法預(yù)防腐蝕

化工機械的工作環(huán)境通常有兩種情況：（1）液體環(huán)境。在這種環(huán)境下，為了防止機械設(shè)備受到腐蝕，可以運用外加電源的方式，把電源的負(fù)極與金屬設(shè)備相連接，根據(jù)實際情況具體分析。這是通過外接電源陰極保護(hù)法實現(xiàn)對金屬機械設(shè)備的防腐保護(hù)。（2）當(dāng)金屬與電源的正極相接觸時，通過更換碳棒的方式減少腐蝕，但是這種方法的實際效果并不是特別理想。有些氣體在正常環(huán)境中并不會對機械設(shè)備造成腐蝕，但在酸堿情況下，就會對設(shè)備造成腐蝕。在這種情況下，通常使用物理方法進(jìn)行防腐。

3結(jié)束語

現(xiàn)階段的換熱器化工腐蝕大致可以分為以下這幾種類型：物理腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕。我們在采取防腐措施時，需要充分結(jié)合腐蝕原因采取具體措施。