化工換熱器的腐蝕問題與防腐措施

劉春紅

遼寧遠大換熱裝備(集團)有限公司 遼寧 鐵嶺 112000

引言

化工換熱器使用的范圍十分廣泛，通常其都是應用在煤化工企業、石油化工企業以及化工廠等，而且數量還十分龐大。由于化工換熱器在工作過程中，會接觸到大量復雜特性的物質。因此，在生產過程中，還會產生一些獨特的性質，這就很容易對換熱器造成沖刷，導致腐蝕泄露問題的發生。最為常見的就是換熱管的表面出現腐蝕問題，有超過90%的換熱器腐蝕泄露都屬于這種類型，而造成這種問題出現的主要原因就是化學物質的沖刷以及腐蝕。而一旦由于腐蝕的問題導致泄露現象的發生，就會極大地影響企業的生產穩定性，不利于企業的健康發展。因此，就需要細致地分析造成腐蝕的原因，從而找到有效的防范措施。

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。化工領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。

2 化工換熱器的常見腐蝕問題

從化工換熱器表面腐蝕情況來看，主要是因為金屬構件與流動介質之間的相對速度，如果相對流速過快則會加速表面腐蝕效率。如液體、含有顆粒氣體等對金屬構件表面進行摩擦，所生成的壓力會達到5-10MPa。此時金屬構件表面會被沖刷、腐蝕。同時，振動問題會產生孔狀腐蝕問題，如馬蹄凹陷、深谷腐蝕等。水作為換熱器中主要應用的介質，并且會產生一定的腐蝕問題，主要是由于滲透的汽水、酸性水、溶解氧，管道內空氣過多會加速管壁腐蝕速率，一是不利于水循環，二是在氧氣的驅動下造成管壁表面氧化銹蝕。從材質、沉積物方面來看，當今市面上所見的換熱器種類繁多，大部分都是采用玻璃、銅、不銹鋼、石墨、碳鋼等材料，碳鋼近些年的應用率有所上升，但是其中的硅、磷、錳等耐腐性較差，可能會導致換熱器的腐蝕。此外，由于介質當中存在著雜質，如果雜質滯留或水體不均勻流動，都會產生腐蝕的沉積物，沉積物應力可能會讓金屬表面產生裂縫，加上裂縫外的氧而產生電化學腐蝕，包括陰極還原反應等(反應出酸溶液)。

3 換熱器設備的防腐措施

3.1 陽極犧牲保護措施 碳素鋼材質的換熱器在內部介質的電解質溶液環境下，很容易生產微電池反應，根據微電池反應原理，這時的碳素鋼中鐵元素就相應成為了微電池的陽極，而碳元素就成為了微電池的陰極。陰陽兩級之間會不斷的產生電流對換熱器的金屬表面造成腐蝕，為了阻止這種腐蝕的出現，在換熱器設備的金屬表面連接一些具有低電位的金屬，就會將連接的金屬變成了微電池的陽極，這樣在換熱器表面就失去微電池反應，起到了很好的腐蝕保護效果。在碳素鋼材質的換熱器設備中防腐中，犧牲陽極的防腐措施較為常用，因此在保護金屬的選擇上考慮的經濟性一般會選擇鋅作為保護金屬。

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 提高化工生產技術 化工企業需要對現有的化工生產工藝進行完善，尤其是要對生產化工產品的流程進行優化，這樣不僅能夠提高化工企業的生產水平，還可以有效地減少熱交換介質中腐蝕性物質的含量，同時還能夠避免由于水中沉積物所造成的腐蝕。同時，還要對各種熱交換介質進行有效地處理，這樣在其進入換熱器中時，其溶解氧的含量也可以大幅降低，從而有效防止對換熱器的組件造成氧化腐蝕。并且，化工企業還要對換熱器定期開展保養和維護的工作，特別是在生產的過程中，還要加強對換熱器工作狀態進行檢查，一旦發現換熱器內部的循環水流速發生異常，就需要對其進行全面檢查，及時將隱患進行排出。還要定期對換熱器內部進行沖洗，還要勤加換水，這樣就可以很好地避免換熱器內部沉積物出現堆積的問題，有效防范由于沉積物造成的電化學腐蝕。同時，通過定期對換熱器進行保養和檢查，還可以使其一直保持在正常的工作狀態，大幅延長換熱器的使用壽命。

結語

綜上所述，換熱器作為化工廠常見的生產設備，針對其腐蝕問題，必須要明確常見的腐蝕機理，并積極采用防腐技術保護金屬構件，采用安全、有效、可行的防腐措施，定期對換熱器設備進行維護，這樣才能夠保證換熱器的運行效率和安全。