煤液化氫氣壓縮機換熱器腐蝕原因分析

王六一

摘要：換熱器是將熱流體的的熱量傳遞給冷流體的設備，它還有一個廣為人知的名字叫做“熱交換器”，該裝置被廣泛應用在化工石油、動力食品等工業生產中，根據熱交換器所處的位置不同，可以發揮加熱或者冷卻，蒸發或者冷凝的效果，如此強大的功能讓它成為了工業生產的核心部件之一，不過在實際的生產中，換熱器因為遭受腐蝕而損壞的情況最為常見，本文就以煤液化氫氣壓縮機的換熱器為例，探討換熱器的腐蝕原因，并給出幾點對策。

關鍵詞：換熱器；腐蝕；煤液化清氣壓縮機

在當下的煤炭生產的行業中，煤液化氫氣是一個不可忽視的環節，通過對該環節的投入進行分析統計，發現對換熱器的投入就達到了總投入的1/5，因此探究煤液化氫氣壓縮機換熱器的腐蝕根源，延長換熱器的壽命對煤炭行業的盈利和持續發展有著積極的影響。

在當下煤液化氫的生產過程中，所采用的換熱器有多種不同的規格，不過在共性上就是他們采用的都是金屬材料，比如不銹鋼，銅鎳合金，鎳基合金，鈦和鋯等，這些材料在硬度上都有較好的特性，而且在金屬延展性上的特點讓換熱器具備了較好的抗沖擊力，適合高頻率的使用場合，但是金屬材料本身的不耐腐蝕的特性也就決定了它的壽命，根據當下各企業的實際使用情況來看，即使是相對耐腐蝕的碳鋼換熱器的最長壽命也不超過5年。

一、換熱器的腐蝕原因

在中學的化學課程中，很多人就已經明白了金屬腐蝕的根本原理，它是因為周圍的化學材料或者電化學介質和金屬發生了氧化還原反應，在煤液化氫的生產過程中，機械振動也為腐蝕提供了更好的環境，具體來看，可以細分為以下原因：

1均勻腐蝕

所謂均勻腐蝕，就是腐蝕發生在較大面積上的同時腐蝕，腐蝕程度相差不大，結果會導致金屬層變薄變脆，發生均勻腐蝕的地方主要是分布均勻的復合材料或者合金材料的表面，單質材料更容易遭受均勻腐蝕，其腐蝕原料可以是自然界的空氣成分和水蒸氣，另外，生產過程中常用的原料覆蓋在金屬層表面也容易產生均勻腐蝕。

2選擇性腐蝕

選擇性腐蝕就是當合金中某一元素的活躍度較高，與周圍環境容易優先發生反應，因此導致了選擇性腐蝕的發生，選擇性腐蝕導致金屬材料出現深淺不一的凹坑甚至是穿孔的現象，在表現上分類就成為孔蝕，或者叫做小孔腐蝕。

3電化學腐蝕

電化學腐蝕在化學實驗中經常出現，它的原理就是不同的金屬具有不同的電位差，當面臨電解質溶液時，就會產生電子轉移現象，這會導致腐蝕的加快，該腐蝕發生的地點多在換熱器的不同部件之間，在同一部件上，由于粘黏上了化學材料，比如晶鹽一類的電解質材料，它和金屬外科接觸的地方再受到水蒸氣的影響，也會形成小范圍的電化學腐蝕，這種由晶鹽一類的鹽引起的腐蝕又被稱為晶間腐蝕，但是它的原理和電化學腐蝕有著密切的關聯。

4其他腐蝕

建立在以上三種基本腐蝕現象之上的其他腐蝕，都是在特定環境下才會產生的一系列的腐蝕，比如在機械的縫隙部分會產生縫隙腐蝕，由于腐蝕介質和金屬材料的相對運動引起的沖刷又被稱為沖刷腐蝕，還有在腐蝕過程中如果金屬外殼受到外力作用產生形變導致金屬疲勞，那么金屬更容易被腐蝕，這種腐蝕又叫做疲勞腐蝕。另外在電鍍過程中的氫和氧以及一些其他的溶解氣體也會對金屬產生腐蝕，機械運作時的震動和高溫也會加快換熱器外殼的腐蝕進度。

二、針對腐蝕采取的防護措施

1電化學保護法

對于金屬外殼最常用的保護方法就是電鍍，從電化學的方式著手可以大大增加金屬外殼的使用壽命，其基本的操作方式有陰極保護和陽極保護，所謂陰極保護，就是在外加直流電源的條件下，直接通過通電讓金屬表面變為陰極從而達到保護效果，此方法耗電量大，成本較高，還有就是陽極保護法，通過外接活躍度更高的陽極金屬，讓金屬表面生成鈍化膜，從而實現陽極保護。

通過加入緩蝕劑，可以讓電鍍層的化學性質更加穩定，這樣的電鍍方式應用是當下電鍍的主要方式，在緩蝕劑緩蝕劑選擇上，主要是鉻酸鹽材料，這種材料的出處就是冷卻水系統的常用材料之一，因此在獲取上容易實現而且成本較為低廉，在實際的防腐效果上，該材料也具有很強的穩定性，另外通過在鉻酸鹽中摻入磷酸鹽，可以將金屬表面進行清潔，實現更均勻的電鍍，而且磷酸鹽本身可以產生大量的鈣陽離子，綜合酸性環境，低于酸性化學試劑對內部金屬的破壞，在實際操作中涉及到溶液的部分，還可以通過向鉻酸鹽中添加水解的聚丙烯酰胺，形成高聚化合物，該化合物能夠防止或抑制水溝的產生，減少來自內部的腐蝕。

2加強保養

對換熱器進行定期的保養時延長使用壽命的重要舉措，最常用的保養方式就是進行清洗和擦拭，傳統的清洗的方式除了機械的刮和刷的方式，還有采用高壓水搭配化學試劑進行清洗的手段，但是由于這些方式對機械外殼本身就具有一定的損耗，所以保養效果很是一般，再加上煤液化氫氣壓縮機換熱器的結構相對復雜，所以在內部清洗和除水垢的方面都難以做到徹底清除，還有就是傳統清洗方式會產生大量的有毒廢水，這會增加保養的成本，所以在這種環境下，專業人員新研發出多種對設備無腐蝕清洗劑并且在目前的保養中得到了較好的應用，其中福世泰克清洗劑，就是一個較好的例子。

在保養過程中，要加強對專業人員的技能訓練，否則因為操作不當會引起一些突發情況，比如局部管道線路結垢和堵塞，這會影響到后續的生產影響生產的正常運行。落實對污垢的清洗是保養中的重點，由于在長期的使用過程中，換熱器必然會產生結焦、油污垢、水垢、沉積物、腐蝕產物、聚合物、菌類、藻類、粘泥等污垢，所以這會影響到換熱器的運行效率，因此即使換熱器沒有出現故障，也要通過清洗增加換熱器的運行效率。

三、結語

在當下，我國工業生產中發展出了種高壓水射流清洗技術，它就是在傳統噴射清洗的基礎上和現代清洗材料進行了結合，該方式具有諸多優點包括清洗成本低，速度快，質量好的優勢，同比國際的清洗方式，我國在該領域已經在技術和效率上取得了領先，在未來，隨著該技術的進一步推廣，我國在工業生產上的效率必然會再進一步，在這一細節上取得的成就也對華夏的復興貢獻了自己的一份力。

參考文獻：

[1]穆海濤. 噴氣燃料低壓臨氫脫硫醇（RHSS）技術的工業應用與運行分析[J]. 石油煉制與化工，2011，（6）：29-33.

[2]侯欣岐，王永和. 加氫精制裝置臨氫系統氯離子腐蝕與對策[J]. 石油化工腐蝕與防護，2013，（1）：27-30.

[3]陳春堂. 高壓螺紋鎖緊環換熱器密封失效原因分析[J]. 石油和化工設備，2017，（1）：62-64.

[4]胥曉東. 煉油裝置的氯腐蝕及處理措施[J]. 安全、健康和環境，2015，（5）：30-33.

（作者單位：安瑞科（蚌埠）壓縮機有限公司）