化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐研究

王燕平

摘要：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，即：物理腐蝕（金屬材料在物理溶解作用下產生損壞所致）、化學腐蝕（金屬材料與化學物質接觸而發生直接的化學反應導致）、電化學腐蝕（沉積物的堆積導致）。根據化工設備換熱器腐蝕方式的不同，需要采取相應的防范措施，加以應對，保證換熱器正常運行。本文通過分析換熱器腐蝕的內涵，對存在的化工設備換熱器的腐蝕問題研究提出相應的防腐蝕措施。

關鍵詞：化工設備；換熱器；防腐要點

壓力容器是化工設備的重要組成部分，在化工生產中具有重要作用。壓力容器一旦發生腐蝕，輕則影響化工反應的正常進行，嚴重的甚至會釀成重大安全事故。腐蝕和應力是導致金屬材料破裂、失效的重要因素，在化工壓力容器中不可避免。通過采取相應防腐措施，可在一定程度上抑制腐蝕進程，延長設備使用壽命，保證化工生產安全穩定進行。

1化工壓力容器常見腐蝕類型

1.1物理腐蝕

物理腐蝕是指構成容器的金屬材料在物理溶解作用下所產生的損壞，這種腐蝕與化學或電化學反應無關，僅是一個物理變化的過程。例如，用來盛放熔融金屬的鋼制容器會緩慢地被熔融金屬所溶解，日積月累就會造成明顯的物理腐蝕。

1.2化學腐蝕

化學腐蝕是指容器表面的金屬材料與化學物質接觸而發生直接的化學反應，最終引起容器的損壞。引發化學腐蝕的一般是干燥氣體或非電解質溶液，發生腐蝕時，金屬原子直接與氧化劑進行電子交換而完成氧化還原反應，期間不會產生電流。

1.3電化學腐蝕

電化學腐蝕是造成化工壓力容器腐蝕的最主要原因，其破壞性比物理腐蝕和化學腐蝕要大得多，這是因為化工生產中的電解質溶液非常常見，為電化學腐蝕提供了良好的電解質環境。在電化學腐蝕過程中，位于陽極的金屬失去電子并以離子形態進入電解質溶液，而金屬中的剩余電子在陰極被氧化劑所捕獲。電化學腐蝕既可以是單一的電化學過程，也可以與機械作用、生物作用等共存，形成一個極為復雜的反應過程。

2化工設備換熱器防腐策略

2.1采取陽極犧牲保護的方法

（1）眾所周知，碳素鋼的電化學腐蝕主要情況有：碳素鋼一旦處于電解質溶液中，就極易會形成微電池。碳素鋼通常是由鐵元素和滲碳體組成，而鐵元素的電極電位一般較低，因此它能理所應當的成為微電池的陽極，而滲碳體也就自然而然的成為了微電池的陰極。

（2）犧牲陽極保護法：電化學反應進行時，陰陽兩極之間會產生一定的電流。所謂的犧牲陽極保護法就是，在所需保護的設備上連接一個比自身電位更負的金屬（常用的有鋅），使得被保護的金屬發生極化現象。通常而言，基于碳素鋼的特性，其往往作為犧牲的那一部分，主要是原因是碳素鋼由電位極低的鐵元素構成的，并且鐵相比鋁而言，較難產生氧化膜，同時能順暢的產生腐蝕電流，因此，在犧牲陽極的選擇上，較多的選擇碳素鋼。

2.2采用防腐性能強的材料

如果化工機械設備被腐蝕，輕則縮短了機械設備的使用壽命，重則將導致機械設備的性能受損，甚至無法使用，進而導致企業在資源和資金上蒙受損失，且會造成污染問題。因此，在制作化工機械設備時，應盡可能選擇防腐性能強的材料，在不影響其功能的情況下，盡量選擇塑料材質。除此之外，在選擇金屬制造的機械設備時，充分考慮其實際的工作年限，并結合今后的實際工作環境，根據分析結果選擇相應的金屬材料。通常情況下，在設計并制作機械設備時，首先考慮的是其綜合經濟價值。此外，還應采取一定措施加強對機械設備的日常維護，延長使用壽命。

2.3改善焊接質量

金屬材料焊接部位的殘余應力是導致腐蝕斷裂的重要因素，通過提高焊接質量，可以有效消除殘余應力，改善焊縫區域的金相組織，進而提高其耐蝕性。目前，不銹鋼材料焊接中應用最廣泛的兩種工藝是電弧焊與氬弧焊，無論采用哪一種工藝，都必須遵循鋼結構焊接規范的相關要求。焊條等焊接材料要選擇適用且經過相關質檢機構檢測之后的材料。壓力容器焊接前，需充分考慮金屬材料的淬硬性、焊縫厚度等因素，并做好預熱工作。為避免容器產生超標缺陷，焊接完畢后還需及時進行相應的熱處理，并進行晶間腐蝕測試，最后進行超聲波檢測與射線檢測。

2.4應用防護襯里

在化工生產過程中有一些腐蝕性極強的化學介質，而現有的金屬材料無法滿足這些介質的防腐要求，或者材料的價格極其昂貴而無法用于制作容器，這種情況下通常會為容器添加一層防護襯里。選擇防護襯里時，應該嚴格依據相關資料的有關要求，并充分考慮反應溫度、壓力以及介質的具體性質。目前使用較多的襯里材料有玻璃鋼、聚四氟乙烯、鈦、不銹鋼、搪玻璃等，其中鈦、不銹鋼等金屬襯里對高溫、高壓的抵抗能力較強，但其造價較高，施工難度較大。而非金屬襯里的造價相對低廉，但對高溫、高壓的耐受能力相對要差，應用場合有限。

2.5做好定期維修

在設備正常運行的過程中，需要依據實際環境情況來定期清洗、反清洗、化學清洗機器，從而保證換熱器不會因微生物繁殖、污垢等因素導致腐蝕，避免換熱器由于偏離過大的工況致使機器溫度過高或流速過快，進而影響機器被腐蝕，不能正常運行。

2.6采取化學方法預防腐蝕

化工機械的工作環境通常有兩種情況：（1）液體環境。在這種環境下，為了防止機械設備受到腐蝕，可以運用外加電源的方式，把電源的負極與金屬設備相連接，根據實際情況具體分析。這是通過外接電源陰極保護法實現對金屬機械設備的防腐保護。（2）當金屬與電源的正極相接觸時，通過更換碳棒的方式減少腐蝕，但是這種方法的實際效果并不是特別理想。有些氣體在正常環境中并不會對機械設備造成腐蝕，但在酸堿情況下，就會對設備造成腐蝕。在這種情況下，通常使用物理方法進行防腐。

3結束語

現階段的換熱器化工腐蝕大致可以分為以下這幾種類型：物理腐蝕、化學腐蝕、電化學腐蝕。我們在采取防腐措施時，需要充分結合腐蝕原因采取具體措施。