化工機械設備優化設計與維護

霍銀龍

摘 要：作為化工機械設備運維管理的核心內容，腐蝕問題會對化工機械設備的質量產生嚴重破壞，會逐步使其喪失原有的運行功能，甚至可能會引發比較嚴重的化工生產安全事故，加強化工機械設備的防腐設計和維護力度具有重要現實意義。本文以換熱器為例，著重就其防腐優化設計與維護策略進行了探討，希望為新時期我國化工機械設備的優化設計和運行維護管理提供參考。

關鍵詞：化工機械設備；換熱器；防腐設計；維護方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.046

在我國化工產業飛速發展的今天，化工企業所配備的化工機械設備越來越多的同時，對設備運維管理提出了越來越高的要求與標準。換熱器作為化工行業中普遍采用的一種熱能交換熱備，在調節化工生產環境溫度方面發揮著至關重要的作用，但是其自身的工作條件比較惡劣，工作介質構成也比較繁雜，致使其常常出現比較嚴重的腐蝕問題。因此，如何才能有效地提升換熱器等化工機械設備的防腐性能值得進行深入探究。

1 換熱器腐蝕的成因分析

換熱器又稱熱交換器，其通過冷流體和熱流體之間對流的熱量傳遞來達到平衡化工機械設備內部環境溫度的目的，但是其自身性質和工作環境決定了其容易出現腐蝕問題。從成因角度來看，換熱器腐蝕的成因主要包括如下幾個方面，即：（1）換熱器金屬構件出現比較嚴重的局部腐蝕損壞，這主要是由于固體、液體或氣態的腐蝕媒介在換熱器構件的表面具有相對較快的流動性，這時候高速流體會對換熱器局部表面產生沖刷和腐蝕破壞；（2）電化學腐蝕。在換熱器使用的過程中，其換熱管表面會隨著使用時間的延長而堆積比較多的化學物質沉淀，此時如果沉積物本身存在間隙或裂縫，那么就可能會因縫隙內外部氧的差異性而發生電化學腐蝕，這時候陰極產物為具有腐蝕性的酸性溶液，這進一步加劇了沉積物縫隙內外部的電化學反應，進而產生了比較嚴重的連鎖腐蝕問題。（3）水質引發的腐蝕問題。在換熱器中，水是比較常用的一種工作介質，其對換熱器造成的腐蝕問題同樣不容忽視，具體表現在如果水質具有很高的溶解氧含量，相應的PH值偏低，或者含有比較高的氯離子含量，那么在其應用于換熱器換熱管的過程中，就容易和換熱器發生化學腐蝕或電化學腐蝕反應而引發腐蝕問題。

2 換熱器腐蝕的優化設計與維護策略

2.1 換熱器腐蝕的優化設計

基于上述分析，可知換熱器出現腐蝕的成因，但是歸根結底在于換熱器的元件和外部介質之間發生了引發腐蝕問題的化學反應或電化學反應，所以為了有效地增強換熱器的防腐性能，在對其進行設計過程中，要立足于隔絕換熱器和外界環境發生化學或電化學反應，具體優化設計對策可以從如下幾個方面入手：

（1）增設防腐涂料層。為了避免換熱器的金屬構件和各種腐蝕介質出現直接接觸的情況，可以在換熱器金屬構件的表面增設一層防腐保護層來提升其抗腐蝕性。在當前的防腐涂料層設計過程中，主要采用防溶劑涂料、高溫涂料等，但是考慮到滲鋁和鍍鋅涂料層本身質量的差異性，必須要結合實際的情況來選擇符合防腐規定和要求的材料。一般無機涂料層和換熱器金屬構件直接可以形成一層避免腐蝕的保護屏障，具體施工工藝主要包括包鍍、電鍍、蒸汽鍍、熱浸和火焰噴涂等；而無機涂層施工工藝主要包括噴涂、滲鍍和化學轉化等。但是需要注意的是，無論是無機涂層還是金屬涂層，均需要確保其涂層整體的完整性，避免存在微孔等缺陷，否則可能會加劇金屬局部的腐蝕速度。因此，在涂層設計和施工中，必須要確保其表面的光滑性和平整性，不可存在針孔、裂紋或麻點；涂抹次數要結合實際的涂層厚度來綜合考慮，一般底漆和面漆的層數以2和4為宜。

（2）提高循環水的PH值。考慮到換熱器中過低PH值的水容易加劇陰極溶解氧的反應，所以適當提升循環水的PH值，那么可以降低換熱器金屬部件出現腐蝕的速率，但是過大堿性會使其在過高溫度下和兩性金屬發生反應，比如鐵可能會生成鐵酸鹽，此時同樣會使金屬出現腐蝕，所以必要在設計換熱器循環水的時候，對其PH值進行合理設計。

（3）考慮到換熱器中的沉積物堆積也會引發腐蝕問題，所以可以在換熱器中適當添加一些緩蝕劑來控制換熱器的腐蝕速率，必要的時候可以結合阻垢劑來在阻垢的同時達到防腐的目的，比如磷酸鹽、聚磷酸鹽、水玻璃和有機多元磷酸等均是比較常見的緩蝕劑。

2.2 換熱器腐蝕的維護策略

除了從設計角度來對換熱器等化工機械設備腐蝕問題進行防控之外，還要注意強化相關設備的運行維護管理，具體就是要使換熱器始終處于正常運行工況下，避免其出現偏離預定設計規定和使用要求的情況，比如過高流速或溫度均可能會加劇換熱器設備的腐蝕，所以加強其運行維護管理具有重要意義。為了避免換熱器出現過多沉積物而堵塞管路，或者存在微生物的聚集而引發腐蝕問題，相關人員需要結合換熱器的實際工作條件來對相關換熱管等管路進行反復沖洗，具體可以采用機械清洗或化學清洗等施工工藝，及時處理那些因污垢或微生物繁殖所造成的腐蝕問題；要定期檢修和維護關鍵的換熱器部件，及時更換那些出現破損的部件，避免誘發比較嚴重的腐蝕問題。

總之，換熱器等化工機械設備是我國化學產業得以穩步發展的物質基礎，其運行質量直接決定化工產業發展的速度。考慮到其在使用過程中容易出現腐蝕問題，所以必須要在防腐優化設計的基礎上，合理設計防腐保護層，選擇恰當的水質、緩蝕劑和阻垢劑，同時還要做好其定期檢修和維護管理，從而全面提升換熱器等化工機械設備的防腐性能。

參考文獻：

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