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引言

換熱器的種類繁多，但是其主要功能在于將熱流體與冷流體之間的熱量進(jìn)行交換，因此在不同的工業(yè)系統(tǒng)中換熱器的形式與結(jié)構(gòu)也會發(fā)生一定的變化。換熱器在石油化工、煤化工乃至煉油產(chǎn)業(yè)中都具備極為重要的系統(tǒng)設(shè)置地位。不同工作環(huán)境下的換熱器存在不同的設(shè)計方案，為了滿足不同的工作需求換熱器所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料也存在一定的差異性。導(dǎo)致?lián)Q熱器常常發(fā)生應(yīng)用故障的主要問題就是腐蝕，大多數(shù)換熱器損壞的原因都是由于腐蝕因素引發(fā)，為了有效延長換熱器的使用壽命，強(qiáng)化換熱器的使用效率，妥善解決、防范換熱器腐蝕問題，是化工產(chǎn)業(yè)亟待解決的重要問題。

1.換熱器常見腐蝕問題

(1)化學(xué)腐蝕問題

換熱器化學(xué)腐蝕問題發(fā)生的主要原因?yàn)?，大部分換熱器的組成材料為金屬材料，因此技術(shù)材料成分極易與換熱器工作環(huán)境中的介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致?lián)Q熱器由于化學(xué)腐蝕問題損失大量金屬。如換熱器的金屬管道高溫氧化、部件減薄穿孔等問題，都會給企業(yè)、行業(yè)帶來極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失。

(2)電化學(xué)腐蝕問題

換熱管內(nèi)的流體流動過程中，由于流體流動速度的不均勻性，導(dǎo)致在部分情況下流體并不會產(chǎn)生流動，甚至?xí)a(chǎn)生一定的沉積物。換熱管中沉積物的長期累積，隨著管內(nèi)流體流向金屬表面，將會在金屬表面形成馬蹄形狀的凹槽。由于換熱器的腐蝕情況是連續(xù)性、不均勻性，因此換熱管縫內(nèi)外的沉積物含量存在一定的差異性，繼而出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕問題。無論是電化學(xué)產(chǎn)生陰極發(fā)生反應(yīng)或是陽極發(fā)生反應(yīng)，都會給換熱器帶來腐蝕問題。電化學(xué)產(chǎn)生陽性反應(yīng)時，將會逐步溶解周邊金屬，電化學(xué)產(chǎn)生陰極還原反應(yīng)時，換熱器中的周邊物質(zhì)將會被還原成為中性或是堿性的溶液。一旦由于電化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物，將會打破散熱器縫內(nèi)外的化學(xué)成分平衡性，繼而帶來嚴(yán)重性的腐蝕問題。

(3)高溫氫損傷腐蝕問題

在高溫、高壓的環(huán)境背景下，一旦氫氣發(fā)生擴(kuò)散問題，進(jìn)入鋼材的內(nèi)部，將會與鋼材內(nèi)部的不穩(wěn)定碳化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，繼而產(chǎn)生甲烷等氣體，大大影響鋼材的碳含量，應(yīng)鋼材本身的材料硬度。同時甲烷氣體未能從鋼材中脫離出來，將會在晶界以及周邊的空隙中聚集起來，一旦處于高溫、高壓環(huán)境狀態(tài)下，甲烷聚集區(qū)域的鋼材表面將會出現(xiàn)微小的裂縫及鼓包，鋼材的延伸性以及鋼材硬度將會大打折扣。隨著鋼材碳元素的逐步流失，鋼材本身的應(yīng)用性能將會逐步下降，鋼材的表面將會出現(xiàn)大量的縫隙。

(4)磨損腐蝕問題

磨損腐蝕問題的出現(xiàn)，主要是由于金屬構(gòu)件以及換熱器的表面介質(zhì)發(fā)生摩擦，大致金屬構(gòu)件的表面被損壞。造成磨損問題出現(xiàn)的介質(zhì)既可能是固體，也可能是液體，甚至氣體也可能會造成磨損問題的出現(xiàn)。換熱器在應(yīng)用狀態(tài)時，換熱管道內(nèi)介質(zhì)一直處于高速流動的狀態(tài)，不僅會對金屬表面以發(fā)生腐蝕的區(qū)域進(jìn)行撞擊和沖刷，同時管道內(nèi)的腐蝕物質(zhì)也會跟隨流體一起流動，導(dǎo)致金屬構(gòu)建出現(xiàn)新的裸露位置，介質(zhì)對其再次進(jìn)行撞擊、沖刷。長此以往，換熱器繼而出現(xiàn)磨損腐蝕問題。

2.換熱器腐蝕問題防范策略

(1)靈活應(yīng)用涂抹防腐物質(zhì)

對于換熱器的易腐蝕區(qū)域涂抹有效的耐磨腐蝕物質(zhì)，繼而增加換熱器的腐蝕防范能力。對于換熱器的金屬材料以及非金屬材料管道的內(nèi)外部，進(jìn)行耐腐蝕物質(zhì)的雙面涂抹，在其表面形成一層耐腐蝕性保護(hù)層，繼而降低腐蝕速率。同時這種腐蝕防范策略的應(yīng)用成本低，應(yīng)用效果較為明顯。在防腐蝕物質(zhì)無涂抹前，需要按照施工方案、施工工藝開展相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，確保涂抹的防腐物質(zhì)不會與換熱器材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時需要根據(jù)換熱器的工作環(huán)境、所接觸到的介質(zhì)以及換熱器的結(jié)構(gòu)材料選擇相適應(yīng)防腐涂層材料。

(2)靈活應(yīng)用非金屬保護(hù)層

非金屬保護(hù)層的應(yīng)用優(yōu)勢在于抗腐蝕性極強(qiáng)。如在部分換熱器設(shè)備中可選取涂抹SHY-99新型專業(yè)級防腐物質(zhì)。SHY-99新型專業(yè)級防腐物質(zhì)的主要成分為高分子防蝕、改性耐熱合成樹脂以及多種耐高溫、耐腐蝕的添加劑等。因此SHY-99新型專業(yè)級防腐物質(zhì)在進(jìn)行特殊防腐工藝處理應(yīng)用至換熱器設(shè)備后，可將換熱器的使用周期延長至三倍。

(3)靈活應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)技術(shù)

電化學(xué)保護(hù)方法是將負(fù)電子直接引導(dǎo)至被保護(hù)的物質(zhì)上，讓被保護(hù)物質(zhì)的表面的腐蝕性正電子與負(fù)電子相結(jié)合，繼而達(dá)到靜電平衡的模式，起到物質(zhì)防腐功效。電化學(xué)保護(hù)法可細(xì)分為兩種，其中犧牲陽極的陰極保護(hù)法，是以原電池構(gòu)造的方式讓被保護(hù)部位的物質(zhì)作為陰極，繼而得到電子，這種電化學(xué)保護(hù)方法是需要陽極物質(zhì)活潑性高于陰極物質(zhì)。另一種則是外加電源的陰極保護(hù)法，其保護(hù)原理為將電源的負(fù)極外連接在被保護(hù)的物質(zhì)上，與被保護(hù)物質(zhì)附近的腐蝕性陽離子結(jié)合得到電子，繼而實(shí)現(xiàn)靜電平衡，最終達(dá)到腐蝕消除的作用價值。但電化學(xué)保護(hù)技術(shù)應(yīng)用成本相對較高，甚至?xí)拇罅康碾娔芮蚁嚓P(guān)應(yīng)用技術(shù)并未完全發(fā)展成熟，因此只能在特殊情況下應(yīng)用。

(4)換熱介質(zhì)中靈活添加緩蝕劑

緩蝕劑具備減緩腐蝕的價值作用，在換熱器的流動介質(zhì)中增加一定的緩蝕劑，能夠達(dá)到降低腐蝕甚至于停止腐蝕的應(yīng)用目的。但是緩蝕劑應(yīng)用不能過量，不然將會出現(xiàn)一定的生產(chǎn)風(fēng)險。因此緩蝕劑具體應(yīng)用過程中，需要經(jīng)由嚴(yán)格、科學(xué)、合理的計算后，把控?fù)Q熱介質(zhì)的緩釋添加量。

3.換熱器防腐維護(hù)手段

(1)開展換熱器的定期檢查工作

換熱器的工作環(huán)境具備腐蝕性特征，再加上換熱器需要常年對于腐蝕性物質(zhì)進(jìn)行接觸，因此換熱器構(gòu)件的腐蝕速率將會大大增加，甚至?xí)?dǎo)致?lián)Q熱器中的流體介質(zhì)發(fā)生泄漏，出現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)性事故，給化工企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此需要定期對換熱器進(jìn)行程序性檢查，有效降低安全隱患發(fā)生的可能性。在換熱器檢查過程中，需要嚴(yán)格遵守?fù)Q熱器檢查的相關(guān)注意事項(xiàng)，避免引發(fā)出不必要的經(jīng)濟(jì)損失。同時需要對換熱器的外漏、內(nèi)漏等部分進(jìn)行重點(diǎn)性檢測。一旦發(fā)現(xiàn)換熱器出現(xiàn)安全性問題，需要立即上報給相關(guān)部門進(jìn)行檢修，最大程度降低換熱器存在的安全隱患問題，實(shí)現(xiàn)換熱器利用功能的最大化。

(2)開展換熱器的針對性維修工作

對換熱器開展程序性的檢查工作后，對于存在安全隱患的換熱器部分，需要進(jìn)行針對性的維修。如對于由于腐蝕問題或是其他問題導(dǎo)致?lián)Q熱管管壁減薄發(fā)生穿孔問題時，需要立即更換換熱管。對于已經(jīng)發(fā)生溫度變化的區(qū)域以及出現(xiàn)膨脹、收縮的換熱管，及時進(jìn)行防腐蝕處理工作。對于換熱管中的流通換熱介質(zhì)管道進(jìn)行防膨脹、防泄漏以及防銹處理。

(3)開展換熱器的清洗工作

①機(jī)械清洗

換熱器的機(jī)械清洗方法主要是利用高壓射流方法進(jìn)行清洗。這種清洗手段多應(yīng)用于化學(xué)清洗方法應(yīng)用后，對于換熱器中的碳化污垢層進(jìn)行清洗處理。機(jī)械性清洗處理方法對于換熱器設(shè)備的磨損率相對較小，同時機(jī)械清洗的經(jīng)濟(jì)成本相對較低。在機(jī)械清洗工作開展前，工作人員需要先進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)工作，在得到合適的水壓清洗范圍后開展高壓射流清洗工作，避免過高或過低出現(xiàn)，清洗效果不理想或是損壞設(shè)備的問題。機(jī)械清洗方法適用于管內(nèi)、管外以及外殼內(nèi)壁等區(qū)域的清洗工作，在對碳鋼以及不銹鋼材料進(jìn)行機(jī)械清洗過程中，需要嚴(yán)格控制水中Cl-濃度，將清洗水壓控制在50-70MPa之中，避免機(jī)械清晰過程中出現(xiàn)不必要的財產(chǎn)損失。

②化學(xué)清洗

A.海綿球清洗。換熱器的內(nèi)部是無法進(jìn)行常用的清洗方法，因此需要利用海綿球?qū)Q熱器內(nèi)部進(jìn)行清洗。在海綿球清洗過程中，需要根據(jù)換熱器的垢層組成材料以及具體性使用環(huán)境進(jìn)行分析，繼而采取不同類型的海綿球進(jìn)行清洗。通常情況下，對于硬度相對較大的垢層需要采取砂式海綿球進(jìn)行清理，將其深入換熱器內(nèi)部，對其進(jìn)行不斷性的摩擦，直至將垢層完全祛除。

B.栲膠與堿劑清洗。清洗人員需要將栲膠以及堿劑者兩種化學(xué)試劑同時應(yīng)用至換熱器需要被清洗的區(qū)域。在具體應(yīng)用工作開展前，工作人員需要開展預(yù)實(shí)驗(yàn)工作，在獲得相對精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)后，控制清洗應(yīng)用的栲膠數(shù)量。通常情況下。一噸水能夠添加5-10kg的栲膠。栲膠與堿劑聯(lián)合應(yīng)用的化學(xué)清理方法，能夠最大程度降低對于金屬的損傷程度，同時栲膠與堿劑的化學(xué)清理手段具備操作簡單、安全性強(qiáng)的應(yīng)用特征，使用的經(jīng)濟(jì)成本相對較低。

C.鹽酸清洗方法。鹽酸清洗方法具備應(yīng)用成本低、應(yīng)用范圍廣的特征，因此在需要化學(xué)清理方法中都存在鹽酸清洗方式。鹽酸清洗方法具備剝離、溶解以及輸送的價值作用。鹽酸因?qū)τ趽Q熱器中的碳鋼以及不銹鋼區(qū)域也會帶來基礎(chǔ)腐蝕，因此在利用鹽酸清洗過程中需要增添一定量的緩蝕劑，降低鹽酸清洗基本腐蝕帶來的負(fù)面影響。在進(jìn)行鹽酸清洗液配置過程中，需要佩戴好相應(yīng)的防護(hù)用具，注意鹽酸配置濃度，確保鹽酸清洗的效果。

4.結(jié)語

為了推動現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，需要確保換熱器的應(yīng)用效率，開展一系列的換熱器防腐措施，延長換熱器的應(yīng)用壽命。