換熱器的腐蝕原因及防腐措施的高效利用

武志民 鄭喜明(唐山三友硅業有限責任公司，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(唐山三友硅業有限責任公司，河北唐山063305)

在化學工業中，換熱器的腐蝕問題是一直存在的問題，嚴重影響化工行業的安全、正常運轉，所以，換熱器的防腐成為化工企業的一項重要任務，成功的防腐能夠提高化工廠的生產效率，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非常廣泛，技術已經達到成熟狀態，早我國的各個行業中可見其蹤影，特別是化工行業。然而，由于使用頻率較高，使用環境復雜惡劣，換熱器經常出現故障，最常見的就是腐蝕，相關數據表明，在換熱器的損壞中，90%的故障都是由腐蝕引發的。所以，換熱器的腐蝕問題成為化工行業的一個難點也是重點。

1 換熱器的腐蝕原因

1.1 電化學腐蝕

當換熱管中流體發生相對流動，由于流動速度的不均勻，或者某些特定情況下，流體不發生流動，這時候就會產生沉積物。這些沉積物經過長期的積累，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。換熱器的腐蝕連續不牢固性、并且具有不均勻性的特點，在縫內外，沉積物的含量不一，存在很大的差別，這幾形成了電化學腐蝕。無論是陽極還是陰極發生反應，都會造成腐蝕現象。當發生陽性反應，就會出現金屬逐漸溶解，當發生陰極還原反應，換熱器中的物質會被還原成中性或者堿性的溶液，一旦出現腐蝕產物，就會造成散熱器縫內外的化學成分不平衡，出現嚴重腐蝕。

1.2 高溫氫損傷導致的腐蝕現象

在高溫、高壓的環境條件下，氫氣發生擴散，進入鋼材內部，和鋼材內不穩定的碳化物發生化學反應，產生甲烷等氣體，這樣一來，鋼材碳含量急劇下降，出現脫碳現象，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境中，就會導致鋼材表面出現微小的裂縫和鼓包，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，表面出現越來越多越來越大縫隙。由于高溫氫氣損傷而引發的腐蝕現象，一般都是在加氫反應器中發生，在高溫段管道中居多。

1.3 磨損腐蝕

磨損腐蝕，發生的主要原因就是金屬構件與換熱器表面的介質發生相互摩擦，長此以往在金屬構件的表面形成損壞。導致磨損發生的介質，有可能是固體，也有可能是液體，甚至可能是氣體，總之不局限于介質的形態。由于換熱器在運行過程中，其內介質處于高速流動狀態，這就會對金屬表面的腐蝕部位造成撞擊或者沖刷，長此以往腐蝕物質隨著介質一起流走，金屬構件又出現新的裸露部位，繼而繼續產生撞擊或者沖刷，如此反復，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境的接觸，降低環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、或化學轉化。在涂料噴涂完成之后，需要經過高溫烘烤。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，不然就會發生電偶效應，加快金屬局部腐蝕的速度。防腐涂料屬于環氧氨基涂料，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，不生銹不結垢，可以有效提高介質的流速，提高提高換熱器的換熱效果。

2.2 犧牲陽極保護法

電化學腐蝕發生的過程中，在陰極與陽極之間出現離子交換，產生電流，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的金屬，這樣的話，被保護的金屬端就會發生陰極極化。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準材料。如果將鋁當成陽極，就很容在化學反應中產生氧化膜，并且不會產生腐蝕電流。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 應用防護襯里

在化工行業，經常會有一些腐蝕性能極強的化學物質，然而現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境以及流體的性質，同時還要關注反應溫度、壓力等主要因素。就現在看來，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，但是抵抗惡劣環境的能力相對較差。

3 結語

換熱器的腐蝕是一個嚴肅的問題，會對化工行業造成安全威脅，降低生產效率，所以，任務重大。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，還應該加強設備維護，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，為企業安全與企業效益帶來最大的才能最大限度的延長換熱設備的使用壽命，取得很好的安全效益和經濟效益。

[1]喻付華.化工換熱器的腐蝕問題及防腐措施[J].科技資訊，2013（8）：103-105.

[2]屈昀麗等.淺談換熱器的腐蝕與防腐蝕[J].內蒙古石油化工，2006，9：144-145.

[3]任立華.加工高酸高硫原油常減壓裝置工藝設備的腐蝕與防護[J].石油化工設備技術，2013，4（11）：121-123.

[4]楊瑞，戰洪仁，程麗華，等.換熱器腐蝕類型分析及防腐對策研究[J].廣東化工，2015，42（17）：147-148.