管殼式換熱器腐蝕與防腐關鍵技術研究

賈南

摘 要：管殼類換熱器在石油化工領域、制藥領域中有著十分廣泛的應用。但是從實際應用情況來看，管殼類換熱器在使用的過程中不可避免的出現了腐蝕問題。為此，文章在闡述管殼類換熱器腐蝕類型和原有的基礎上，結合實際就管殼類換熱器的防腐蝕關鍵技術應用問題進行探究。

關鍵詞：管殼類換熱器；腐蝕；防腐蝕技術

管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。從應用實際情況來看，這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可以被作為各類結構材料的制造使用，且在制作完成之后能夠在高溫高壓的環境下使用。但是再使用的過程中管殼式的換熱器還會出現腐蝕問題，嚴重威脅了管殼式換熱器的正常使用。為此，文章結合實際就管殼式換熱器的防腐蝕技術應用問題進行探究。

一、管殼式換熱器腐蝕成因

（一）設計原因

在查找相關資料之后發現，管殼式換熱器在進行換熱操作的時候，冷熱兩流體的流道選擇需要遵循以下幾個方面的原則：第一，對于不干凈或者容易出現污垢的管程，需要及時清理管內。第二，腐蝕性流體需要走管程，從而避免管束和殼體同時受腐蝕現象的出現。第三，高壓流體或者容易聚合的流體需要走管程，且不管是怎樣的污垢特點都需要被放置在管側。

（二）水質原因

采暖系統所使用的循環水往往是除氧之后的中性水，在這樣的環境中，02是對換熱器腐蝕最為嚴重的雜質。在不含有氧氣的中性水中，系統就金屬表面鐵原子在失去電子之后會變成二價離子。在水中氧氣存在的時候，Fe（OH）2會進一步氧化成不溶于水的氫氧化鐵沉淀，在沉淀的作用下陽極周圍的鐵離子會轉入到水溶液中，加速了管殼式換熱器的腐蝕。

（三）溫差應力原因

換熱管和管板連接部位、管子和折流板的交接位置往往是熱應力比較集中的區域，在熱應力集中的情況下脹管部位往往會出現裂紋。在管子和管板出現裂縫的時候也會伴隨出現銨離子聚集濃度差，由此容易在管壁和折流板的位置上出現應力腐蝕。

（四）振動原因

在管殼換熱器中由于設置了折流板，在管殼操作的過程中流體往往是橫向操作的。伴隨設備大型化和殼程流動速度的加快，橫向流誘發的換熱管振動事件逐漸增多，突出表現為管子和周圍臨近管子或者折流板空內壁發生撞擊，導致管子受到磨損。

（五）管理原因

在采暖系統穩定運行的過程中，相關人員往往沒有制定相應的加藥制度，由此使得循環水的腐蝕、污垢累積、微生物和藻類的生長始終處于一種失控的狀態，導致汽水換熱器和其他換熱設備使用腐蝕現象嚴重。另外，采暖系統停止運行的初期如果沒有及時對換熱器進行保養維護，那么就會使得換熱器長期處于一種封閉的環境中，在大量空氣進入之后往往就會為系統腐蝕創設條件。

二、管殼式換熱器腐蝕控制策略

（一）管殼式換熱器操作控制的控制

換熱器在開車的時候首先需要應用噴管來將容器內的氣體和冷凝水完全排出，之后將冷流體充滿容器，關閉入口，緩慢的注入熱流體。在這個操作的時候需要注意液體的加熱升溫速度在至少在每秒0.06攝氏度，并在操作的時候盡可能使得長度方向的溫度梯度控制在每米30.4攝氏度，通過這類操作使得流體導入所形成的管子和殼體之間的熱膨脹差控制在最小的范圍內。在停車的時候，需要將熱流體的流動速度逐漸減少到零，之后快速停止冷流體流動，從而使得熱流體在冷卻過程中的不等量收縮達到最小。在停機之后，需要應用干燥的壓縮空氣將換熱器中的流體排放出來，從而在開停車操作的時候將拉應力降低到最低，避免出現應力腐蝕現象的發生。

（二）維修工藝的管控

在試壓操作中如果發現接頭泄露的問題，需要相關人員加強對接頭脹管修復的重視。接頭在發生脹管的時候可以對周圍的管子進行再次脹管處理，從而避免出現縫隙。管子在發生泄露的時候，相應使用的堵管方法也需要慎重，在可以更換管子的時候盡量換管，從而避免較大的溫差應力以及溫度應力伴隨出現的腐蝕。在保溫層破損之后需要盡早應用防止水分的施工方法修復。在應用化學清洗換熱器污垢的時候需要在清洗之后將殘留液排出，從而避免出現殘留液腐蝕換熱器的情況。

（三）水處理工藝控制

在循環冷卻淡水中可以通過添加緩蝕劑的方式來降低腐蝕，在這個操作的過程中可以將阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、緩蝕劑配合使用，由此組成水質穩定劑。鉻酸根離子是一種陽極抑制劑，陽極抑制劑和陰極抑制劑的結合能夠達到理想的防腐蝕效果。另外，水處理工藝技術還包含軟化、除氧、除銨、除磷酸鹽等技術，通過這些技術的應用有效控制水中的酸堿值和氧氣含量，避免出現腐蝕的現象。

（四）電化學保護

電化學保護具體包含陽極保護和陰極保護兩種，其中，陽極保護一般適合用在換熱器工藝物料的一側，在使用的過程中陽極保護在外加電流的作用下會使得金屬電位朝著正方向移動，從而使得金屬鈍化之后進入到鈍化區，從而降低腐蝕速度。陰極保護則是能夠和保護性的涂層配合使用，比如在淡水冷卻器使用富鋅涂料之后，能夠和陽極保護聯合使用，由此簡化輔助陽極的安排，降低所需要的電流，取得了良好的應用效果。

（五）設計、制造以及安裝工藝

在設計的時候需要將蒸汽放在管程側，并在使用的過程中避免高速氣體流經殼程。考慮到蒸汽冷凝液的溶解物質包含氧氣和二氧化碳，兩種氣體的使用具有較強的腐蝕性。為此，在安裝制造的時候管排需要略微的發生傾斜，從而確保冷凝液能夠及時排出。

結束語

綜上所述，管殼式換熱器是當前化工行業生產發展應用比較廣泛的一種換熱器，具體由殼體、管板、折流擋板等零部件共同組成。管殼式換熱器在加熱操作的時候，殼體一般會經由封頭的連結管進入，之后在管內流動一段時間之后從封頭的另外一端出口管流出，這一流程被稱作是管程。另外一種流體會從接管進入，從殼體的另外一個接管中流出，被稱作是殼程。在管殼式換熱器的大規模使用下，受其構造、材質、冷卻水性質等因素的影響，在使用過程中容易出現各種形式的泄露問題，嚴重危害了化工企業的安全生產。為此，在對管殼式換熱器使用的過程中需要相關人員充分利用最新技術形式來完成防腐蝕工作。

參考文獻

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（作者單位：撫順石化石油二廠烷基化車間）