化工換熱器的腐蝕問題與防腐措施

康利剛（河南省防腐企業集團有限，河南 新鄉 453000）

化工換熱器的腐蝕問題與防腐措施

康利剛（河南省防腐企業集團有限，河南 新鄉 453000）

換熱器是化工生產流程中的重要設備類型，對于維持化工材料溫度與設備運行工況條件有著重要的作用。由于換熱器始終與周圍的流體介質相接觸，因此其承受的外部磨損與腐蝕問題相對突出，需要采取有效的防護措施進行保護，以此保證換熱器的使用性能與整體壽命。本文闡述了化工換熱器工作特點，對當前化工換熱器的常見腐蝕問題進行了分類研究，在此基礎上提出了相應的防腐措施，旨在提供一定的參考與借鑒。

化工；換熱器；腐蝕；防腐

1 化工換熱器工作特點分析

換熱器是工業生產領域中應用最為廣泛的能量交換設備，冷熱流體介質在換熱器中完成熱量傳遞，此類設備在石油化工、煤化工、鹽化工等工業系統中扮演著不可或缺的角色?；ゎI域應用的換熱器中的熱交換冷熱介質性質較為復雜，通常表現出高溫(近1000℃)、高壓(2500MPa)、高流速、強腐蝕等特點，極易出現腐蝕與泄露問題。這些問題的存在不僅影響著化工生產的順利進行，同時也對工業生產安全埋下了隱患。其中，換熱管的表面腐蝕約占腐蝕泄漏的90%，它是介質的沖刷和介質中化學物質侵蝕綜合作用的結果。下圖1為化工換熱器常見結構。

圖1 化工換熱器常見結構

2 化工換熱器腐蝕問題研究

2.1 換熱器表面磨損導致的腐蝕

所謂磨損腐蝕，就是將高速流體對金屬表面對己經生成腐蝕產物的機械沖刷作用與剛裸露金屬表面腐蝕作用的結合。換熱器表面在系統工作條件下，內部介質流通速度較大，二者間的相對作用使得換熱器不可避免的出現磨損問題。出現腐蝕損壞的位置多為換熱器中流速出現急劇變化的位置。這種腐蝕損壞的作用程度與介質內的成分構成，化工生產介質內的氣體、液體、固體、氣泡等均會造成腐蝕?；どa領域中的部分介質具有較高的粘性，為了維持介質的有效流動性，通常其流速參數會被設置的較高。介質流通經過換熱器時，其內部的高速流體就會對換熱器表面造成強烈的沖刷作用。此外，振動以及微振動也是導致折流板管孔處受到磨損不可忽略的因素。這些都屬于磨損腐蝕的外在形式。

2.2 表面沉積物導致的電化學腐蝕

換熱器管道中的介質在流通環節中會與換熱管發生一定的附著作用，進而形成沉積物。此部分沉積物沿著介質流向呈現不均勻離散性分布特征，使得管道內部形成一個又一個流通環境差異化區段。在這些沉積物形成電化學腐蝕作用的過程中，去主要原因是沉積物與管道附著的接縫位置內外氧的含量存在一定的差異。其包括：若是陽極氧化反應，就會導致金屬溶解；若是陰極還原反應，就將物質還原成了中性溶液或者是堿性溶液；與此同時，腐蝕產物也會大量存在，致使縫內外化學成分極度的不均衡，進而會導致更嚴重的腐蝕。

2.3 換熱管水側的腐蝕

因為換熱管的交換介質往往是水，所以水對換熱管造成的腐蝕問題絕對不可以不屑。造成水腐蝕的原因就是水中所含的成分，即pH值過低、水汽滲透、含有一定的溶解氧以及含有的有毒有害陰離子(C1-,S2等)，進而導致換熱管發生化學腐蝕或是電化學腐蝕。所以說，預防換熱管腐蝕要滿足這樣一些條件，即要求防腐表面的粘附性好，導熱性好，能夠抵抗溫度的變化，硬度也要較高。與此同時，他們還要具有抵抗化學離子侵蝕、水汽的滲透、阻止產生污垢的能力，這樣才能較好的預防換熱管的腐蝕。

3 化工換熱器防腐措施應用

3.1 犧牲陽極保護法

(1)碳素鋼的電化學腐蝕?；Q熱器中使用的碳素鋼材料在介質電解質溶液中會發生微電池作用?；Q熱器表面附近將分為鐵素體與滲碳體，其中的鐵元素點位較低，成為陽極，而滲碳體則成為陰極。換熱器材料則將能夠有效規避腐蝕電化學腐蝕作用的影響。

(2)犧牲陽極保護法?；Q熱器形成腐蝕作用的情況下，陰陽極之間存在電流作用，電流受外部陰陽極的電勢驅動而形成定向運動。犧牲陽極保護法的基本原理是通過在設備外部加設低電位金屬將腐蝕作用控制在外接金屬上，方式設備發生直接腐蝕。

3.2 換熱器防腐涂料及其應用

換熱器防腐材料主要包括金屬涂料和無機涂料兩種。其中，金屬涂層的主要施工方法有：電鍍、火焰噴涂、包鍍等。而無機涂層的施工方法有：噴涂、滲鍍、或化學轉化等。涂料刷涂完成后需要在高溫環境中進行加熱固化。常見的金屬涂料才換熱器工況條件下存在一定的形變問題，而無機涂料層呈現較為明顯的脆性特征，具體應用環節需要進行嚴格的工藝控制。

當前化工換熱器中應用較多的是CH-784防腐涂料系環氧氨基涂料，此種材料具有理想的耐腐蝕性能，同時具備良好的機械性能，能夠有效適應化工生產條件下的介質沖擊與摩擦作用。材料表面光滑，與介質雜質間的附著力較小，不宜形成水垢。此外，CH-784防腐涂料底漆面漆含有金屬顏料，導熱系數大，能夠有效提高換熱效果。鑒于當前化工領域較為突出的水質腐蝕問題，很多工廠使用碳鋼換熱器涂防腐涂層，費用明顯低于傳統不銹鋼換熱器與鈦換熱器，常規使用期可達10年以上。

3.3 CH-784防腐涂料及其應用

CH-784防腐涂料系環氧胺基涂料,其特點是：耐酸堿、耐油、耐水、耐溶劑、耐熱、耐磨、導熱，抗沖擊，堅硬光滑，抗水蒸氣，附著力好。熱固化型耐溫150-200℃。CH-784涂料是單包裝，施工方便，加熱固化，可制成淡色漆。CH-784防腐涂料的主要成膜物質是環氧樹脂。一般用609或607環氧樹脂，環氧與胺基樹脂成分以7：3為佳。

在該材料的應用環節中，首先需要對化工換熱器設備進行表面處理，通過噴砂除銹、去雜質、除油等操作維持設備表面的清潔性。防腐材料涂層厚度的選擇需要兼顧防腐性能與設備導熱性能，通常選擇的涂層整體厚度水平為80-250mm，過厚的涂層厚度不僅會降低換熱器的傳熱有效性，同時也會導致漆膜脆性過高，而形成質量問題。材料的涂刷操作通常選擇便于實施的浸泡式方法，同時也可根據情況使用換熱循環泵進行循環涂刷。涂層包括底漆2層，面漆4層，單層厚度控制在25-40mm水平范圍內。涂層的加熱固化緩慢進行，起始溫度80℃，逐漸升高至160℃后維持2h，而后進行自然降溫。最終的材料涂層質量評定標準為外觀平整光滑，不存在麻點、裂紋、針孔等問題，各涂層厚度均勻一致。

4 結語

綜上所述，化工換熱器的腐蝕問題是影響其使用性能與安全性的重要因素，為了有效提升化工行業中換熱器的實際使用效果，行業工作者們應針對其工作性能進行深入的研究分析，把握常見腐蝕問題的形成原因與控制要素，合理應用防腐措施，有效提升設備的防腐性能水平，為換熱器的正常使用與高效運轉創造有利條件，為化工行業設備應用發展提供有利基礎。

[1]劉猛.U型管換熱器管束腐蝕原因分析及應對措施[J].中國石油和化工標準與質量,2017,(03)：64-65.

[2]潘亮亮.常減壓蒸餾裝置常頂換熱器腐蝕原因分析及對策[J].煉油技術與工程,2016,(04)：37-41.

[3]李格妮.換熱器管子與管板焊縫的腐蝕與防護技術研究[D].西安石油大學,2014.

康利剛(1977-)男，漢族，河南省長垣縣人，現供職于河南省防腐企業集團有限，鄉鎮企業高級工程師，工程師，國家注冊二級建造師。