化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐

李金恒

摘 要： 伴隨著社會經濟的高速增長，化工行業得到更高的發展，這就個設備管理帶來一定的挑戰。由于化學物的特點很容易會出現腐蝕問題，其中最為常見的就是換熱器的腐蝕。其原因主要是因為換熱器的作用就是將冷、熱流體之間的能量進行轉換，而在其進行轉換的過程中，所接觸的物質通常都有著比較復雜的特性，再加上換熱器長期處于高壓、高溫以及高腐蝕的狀態之中，這就導致其被腐蝕的風險大幅上升。因此，文章首先分析造成化工換熱器出現失效問題的原因，然后闡述防范化工換熱器腐蝕的具體措施。

關鍵詞： 化工換熱器;腐蝕問題;防腐措施

【中圖分類號】TE965 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.32.273

引言：隨著我國科技水平持續提高，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峻，一般有三方面，例如應力腐蝕（負荷應力與熱應力導致）、水質方面的腐蝕、電化學腐蝕（沉積物的堆積）。繼而，由于化工設備換熱器的腐蝕的不同，需要采取相應的措施，加以應對，保證換熱器正常運行。下文首先分析熱交換器的內涵，對存在的化工設備換熱器的腐蝕問題研究相應的措施。

1 換熱器概述

化工設備換熱器能夠將熱冷流體的某些能量傳輸到其他流體之中實現熱交換，目前常用的換熱器種類包括蓄熱式換熱器、混合式換熱器和間壁式換熱器。按冷熱流體的方向分類包括順流式保護、錯流式、逆流式以及混流式換熱器。工況穩定的換熱器，傳熱面上的熱流和溫度并不隨著時間的變化而改變，如果工況不穩定，則傳熱面上的溫度和熱流會隨時間的變化而變化。換熱器是煤炭領域、石油工業、鹽工業以及熱電領域生產過程中必不可少的設備，直接關系著企業的生產效益。由于化工設備換熱器介質具有強腐蝕性、高流速、高溫高壓、形態多元化等特征，接觸的物質成分復雜，導致換熱器容易腐蝕泄漏，影響換熱器的正常使用和生產的平穩進行。換熱器腐蝕不僅會影響材料自身的強度和使用性質，而且會導致換熱交換整體運行故障，造成材料損傷和經濟損耗。一旦出現機械設備損壞，設備的外觀、色澤、性能都會發生較大變化，設備腐蝕修護工作會給企業帶來極大的額外支出，影響企業的生產成本和經濟效益。因此，必須加強對化工設備換熱器腐蝕現象的分析，提前做好腐蝕預防措施，避免換熱器腐蝕，使熱交換器能在復雜的條件下正常有序的生產。

2 化工設備換熱器常見腐蝕問題

在化工設備換熱器中產生腐蝕的主要問題來源于金屬物質與介質表面在接觸過程中產生物理、化學反應，致使換熱器內壁物質穩定性被破壞，從而造成銹蝕問題。其中，物理反應主要體現在換熱器內部物質，在流動過程中對結構內部產生沖擊力，導致換熱器結構內部出現磨損，而磨損面由于與結構內防腐物質接觸面積增大，從而加快了銹蝕與腐敗的速度。在換熱器內部水作為主要的熱交換介質，由于溶解氧、水的pH值以及水氣會同金屬物質產生化學反應，因此水對化工設備換熱器也具有一定的銹蝕作用。管道內存在大量空氣是造成換熱器出現腐蝕現象的另一個主要問題。空氣過多不僅會使氧氣與換熱器內部產生大量化學反應，而且過多的空氣也影響水循環效率，加之水量過少在管內的大量振動現象，致使換熱器銹蝕現象更為嚴重。由于市面上所銷售的化工設備換熱器主要材料內含有磷、錳以及硅等物質容易發生銹蝕現象。與此同時，換熱器內介質若存在流動不均勻以及滯留情況，會形成沉積物，而沉積物會造成換熱器出現裂縫的現象，而裂縫處流入的氧氣會加快設備銹蝕速度。

3 化工設備換熱器的防腐措施

3.1 在換熱器表層涂刷防腐涂料

導致化工設備換熱器出現腐蝕情況甚至加重現有腐蝕現象的主要原因是換熱器金屬表面與外界環境未能有良好隔絕，為解決這一問題，降低換熱器腐蝕概率，可利用電鍍、火焰噴涂、包鍍、蒸汽鍍等方式在換熱器表面進行金屬鍍層，如鍍鎳或鍍錫，在金屬與環境間形成穩固有效的屏障，隔絕外界有害物質侵襲。同時，化工生產部門還可選擇無機涂層，如CH-784環氧胺基涂料，其具有耐酸堿、耐溶劑、隔絕水蒸氣、強附著力等諸多優勢，且其施工較為簡易方便，化工生產工作人員需預先對化工設備換熱管進行表面處理，利用噴砂進行除銹，使其露出表面金屬原色，后利用浸泡式施工方式進行涂層，涂層厚度一般為80～250μm為最佳，依照最新化工工藝標準底漆兩層、面漆三至四層進行噴涂。在噴涂完畢后，待換熱器表面涂層風干后進行二次加熱固化，增加涂層穩固性，防止其在后期工作過程中剝落。化工生產相關部門負責人員需要對化工設備換熱器涂層情況進行檢查驗收，觀察其表面是否光滑平整、有無裂紋或漏涂部分，一旦發現存在以前情況，必須追究施工人員責任，并進行二次返工重新噴刷，以保障無機涂層的屏障保護作用。在化工設備換熱氣表面涂刷防腐材料，能夠有效阻斷外界有害物質對換熱器金屬表層的侵蝕，有效降低換熱器腐蝕概率，改善腐蝕情況，保證化工生產穩定進行。

3.2 電化學防腐保護

換熱器的電化學腐蝕有兩類情況，一是碳素鋼的電化學腐蝕，二是陰陽極之間的電流腐蝕。以電流腐蝕為例進行說明，換熱器出現電化學腐蝕的本質是陰陽極之前摩擦不平衡產生腐蝕電流，對換熱器內部產生腐蝕影響。針對這一情況，相關化工生產部門可采用電極電位轉化法進行防腐處理，即將換熱器電極電位原位較高的防腐體金屬置換為電極電位比被防腐體低的金屬，再將其與被防腐體接觸，將腐蝕電流傳導到低電位金屬中，對處于高電位的化工設備換熱器進行防腐處理，也就是犧牲陽極保護法。此類電化學防腐保護方法將化工設備換熱器中的微電池中的陽極與陰極進行轉換，能夠有效改善電化學腐蝕現象，降低化工設備換熱器的腐蝕概率，保證設備的正常運轉，提高化工生產工作效率。

結語：總而言之，通過分析換熱器常見的腐蝕類型，找到造成腐蝕的主要原因，就能夠針對其采用更有效的防范措施，尤其是要結合換熱器的實際條件以及腐蝕形態，采取相對應的防腐手段，就能夠有效避免換熱器出現腐蝕的問題，保證企業生產的穩定運行。

參考文獻

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