化工設(shè)備換熱器損壞原因與防護(hù)措施

張建民 李愛玲

作者聯(lián)通：新能鳳凰（滕州）能源有限公司維修車間 山東省滕州市木石鎮(zhèn) 277527

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新能鳳凰（滕州）能源有限公司是新奧集團(tuán)控股子公司，兩套大型煤化工項(xiàng)目，以煤為原料，采用華東理工大學(xué)“對(duì)置式多噴嘴水煤漿加壓氣化”專利技術(shù)生產(chǎn)，現(xiàn)裝置滿負(fù)荷運(yùn)行，生產(chǎn)較為穩(wěn)定。公司靜止設(shè)備1000 多臺(tái)，其中換熱器占一半，可見換熱器在煤化工行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，換熱設(shè)備利用率的高低直接影響到生產(chǎn)裝置效率與成本費(fèi)用問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，換熱器損壞原因多是由腐蝕、設(shè)備材料不良、制作工藝欠佳、工藝操作不規(guī)范等引起，其中90%換熱器的損壞是因設(shè)備腐蝕所致。

1.換熱器損壞原因

（1）換熱器金屬腐蝕。金屬腐蝕是指在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用下，并且經(jīng)常是在物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下金屬產(chǎn)生的破壞，也即金屬在其所處環(huán)境作用下所產(chǎn)生的破壞。換熱器幾種常見的腐蝕破壞類型為均勻腐蝕、接觸腐蝕、選擇性腐蝕、縫隙腐蝕、沖刷腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕與氫破壞。

（2）使用介質(zhì)對(duì)換熱器的影響。工業(yè)上使用最多的冷卻介質(zhì)是各種循環(huán)水和各種工藝氣，影響金屬腐蝕的因素很多，對(duì)碳鋼、低合金鋼、銅合金和某些牌號(hào)的不銹鋼而言，溶解氧是影響其在水中腐蝕的最重要因素。水中無(wú)氧時(shí)，其他溶解氣體，如CO2將導(dǎo)致銅和鋼的腐蝕；微量的氨腐蝕銅合金；H2S 促進(jìn)銅和鋼的腐蝕；SO2會(huì)降低水的pH 值，增加水對(duì)金屬的腐蝕性。

一般說來，水的硬度增高對(duì)銅、鋅、鉛和鋼等金屬的腐蝕減小，CaCO3垢層對(duì)傳熱不利且降低換熱效率，非常軟的水腐蝕性很強(qiáng)。金屬在有傳熱和沒有傳熱的條件下，腐蝕行為是不相同的。一般有傳熱時(shí)，金屬的腐蝕加劇，特別是在沸騰、汽化或過熱的條件下更明顯。

（3）安裝過程中換熱器涂層或鈍化膜遭到破壞

安裝吊運(yùn)時(shí)，采用叉車、倒鏈或鋼絲繩，碰撞損傷涂層；檢修時(shí)，采用蒸汽沖洗殼程油垢，或采用50MPa 高壓槍沖洗，使涂層損壞；換熱器檢修時(shí)，芯子沒有作特殊保護(hù)（如在管板下面墊道木）；操作時(shí)因斷水等原因引起短時(shí)超溫，造成涂層破壞。

（4）材料選擇。使用何種材料，主要的決定因素是其經(jīng)濟(jì)性。管子材料有不銹鋼、銅鎳合金、鎳基合金、鈦和鋯等，除了工業(yè)上不能使用焊接管的情況以外，都使用了焊接管，耐蝕材料僅用于管程，殼程材料是碳鋼。

2.換熱器防護(hù)措施

（1）采用冷卻水緩蝕劑。以鉻酸鹽為主要成分的緩蝕劑是冷卻水系統(tǒng)常用的緩蝕劑，鉻酸根離子是一種陽(yáng)極(過程)抑制劑，當(dāng)其與合適的陰極抑制劑組合時(shí)，能得到令人滿意而又經(jīng)濟(jì)的防腐蝕效果。

（2）電化學(xué)保護(hù)。采用陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)，陰極保護(hù)是利用外加直流電源，使金屬表面變?yōu)殛帢O而達(dá)到保護(hù)，此法耗電量大，費(fèi)用高。陽(yáng)極保護(hù)是把保護(hù)的換熱器接外加電源的陽(yáng)極，使金屬表面生成鈍化膜，從而得到保護(hù)。

（3）采用有機(jī)涂層技術(shù)。根據(jù)不同介質(zhì)和溫度的要求，對(duì)經(jīng)水壓試驗(yàn)合格、整體組裝好的換熱器芯子，在工場(chǎng)采用表面處理、多道涂裝、加熱固化等工序處理施工，工藝流程為噴砂→酸洗→中和→磷化→烘干→涂漆→檢驗(yàn)。處理后耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、阻垢作用明顯并具有降低輸送冷卻水動(dòng)力消耗的優(yōu)點(diǎn)。

換熱器的主要功能是保證工藝過程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一，在煤化工行業(yè)所用設(shè)備中，起著至關(guān)重要的作用，做好換熱器腐蝕的技術(shù)分析，采取經(jīng)濟(jì)、可靠的防護(hù)措施，使換熱器維持良好的狀況，將更有效確保裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。