化工設備換熱器損壞原因與防護措施

張建民 李愛玲

作者聯通：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 277527

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新能鳳凰（滕州）能源有限公司是新奧集團控股子公司，兩套大型煤化工項目，以煤為原料，采用華東理工大學“對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化”專利技術生產，現裝置滿負荷運行，生產較為穩定。公司靜止設備1000 多臺，其中換熱器占一半，可見換熱器在煤化工行業應用十分廣泛，換熱設備利用率的高低直接影響到生產裝置效率與成本費用問題。據不完全統計，換熱器損壞原因多是由腐蝕、設備材料不良、制作工藝欠佳、工藝操作不規范等引起，其中90%換熱器的損壞是因設備腐蝕所致。

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的化學或電化學作用下，并且經常是在物理、機械或生物學因素的共同作用下金屬產生的破壞，也即金屬在其所處環境作用下所產生的破壞。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、應力腐蝕與氫破壞。

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

一般說來，水的硬度增高對銅、鋅、鉛和鋼等金屬的腐蝕減小，CaCO3垢層對傳熱不利且降低換熱效率，非常軟的水腐蝕性很強。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，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

安裝吊運時，采用叉車、倒鏈或鋼絲繩，碰撞損傷涂層；檢修時，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，芯子沒有作特殊保護（如在管板下面墊道木）；操作時因斷水等原因引起短時超溫，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濟性。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常用的緩蝕劑，鉻酸根離子是一種陽極(過程)抑制劑，當其與合適的陰極抑制劑組合時，能得到令人滿意而又經濟的防腐蝕效果。

（2）電化學保護。采用陰極保護和陽極保護，陰極保護是利用外加直流電源，使金屬表面變為陰極而達到保護，此法耗電量大，費用高。陽極保護是把保護的換熱器接外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而得到保護。

（3）采用有機涂層技術。根據不同介質和溫度的要求，對經水壓試驗合格、整體組裝好的換熱器芯子，在工場采用表面處理、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。處理后耐腐蝕、壽命長、阻垢作用明顯并具有降低輸送冷卻水動力消耗的優點。

換熱器的主要功能是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設備之一，在煤化工行業所用設備中，起著至關重要的作用，做好換熱器腐蝕的技術分析，采取經濟、可靠的防護措施，使換熱器維持良好的狀況，將更有效確保裝置長周期運行。