換熱器常見腐蝕問題及防范措施

（中核四0四有限公司 甘肅 735112）

引言

換熱器的種類繁多，但是其主要功能在于將熱流體與冷流體之間的熱量進行交換，因此在不同的工業(yè)系統(tǒng)中換熱器的形式與結構也會發(fā)生一定的變化。換熱器在石油化工、煤化工乃至煉油產業(yè)中都具備極為重要的系統(tǒng)設置地位。不同工作環(huán)境下的換熱器存在不同的設計方案，為了滿足不同的工作需求換熱器所應用的結構材料也存在一定的差異性。導致?lián)Q熱器常常發(fā)生應用故障的主要問題就是腐蝕，大多數換熱器損壞的原因都是由于腐蝕因素引發(fā)，為了有效延長換熱器的使用壽命，強化換熱器的使用效率，妥善解決、防范換熱器腐蝕問題，是化工產業(yè)亟待解決的重要問題。

1.換熱器常見腐蝕問題

(1)化學腐蝕問題

換熱器化學腐蝕問題發(fā)生的主要原因為，大部分換熱器的組成材料為金屬材料，因此技術材料成分極易與換熱器工作環(huán)境中的介質產生化學反應，導致?lián)Q熱器由于化學腐蝕問題損失大量金屬。如換熱器的金屬管道高溫氧化、部件減薄穿孔等問題，都會給企業(yè)、行業(yè)帶來極為嚴重的經濟財產損失。

(2)電化學腐蝕問題

換熱管內的流體流動過程中，由于流體流動速度的不均勻性，導致在部分情況下流體并不會產生流動，甚至會產生一定的沉積物。換熱管中沉積物的長期累積，隨著管內流體流向金屬表面，將會在金屬表面形成馬蹄形狀的凹槽。由于換熱器的腐蝕情況是連續(xù)性、不均勻性，因此換熱管縫內外的沉積物含量存在一定的差異性，繼而出現(xiàn)電化學腐蝕問題。無論是電化學產生陰極發(fā)生反應或是陽極發(fā)生反應，都會給換熱器帶來腐蝕問題。電化學產生陽性反應時，將會逐步溶解周邊金屬，電化學產生陰極還原反應時，換熱器中的周邊物質將會被還原成為中性或是堿性的溶液。一旦由于電化學反應出現(xiàn)腐蝕產物，將會打破散熱器縫內外的化學成分平衡性，繼而帶來嚴重性的腐蝕問題。

(3)高溫氫損傷腐蝕問題

在高溫、高壓的環(huán)境背景下，一旦氫氣發(fā)生擴散問題，進入鋼材的內部，將會與鋼材內部的不穩(wěn)定碳化物產生化學反應，繼而產生甲烷等氣體，大大影響鋼材的碳含量，應鋼材本身的材料硬度。同時甲烷氣體未能從鋼材中脫離出來，將會在晶界以及周邊的空隙中聚集起來，一旦處于高溫、高壓環(huán)境狀態(tài)下，甲烷聚集區(qū)域的鋼材表面將會出現(xiàn)微小的裂縫及鼓包，鋼材的延伸性以及鋼材硬度將會大打折扣。隨著鋼材碳元素的逐步流失，鋼材本身的應用性能將會逐步下降，鋼材的表面將會出現(xiàn)大量的縫隙。

(4)磨損腐蝕問題

磨損腐蝕問題的出現(xiàn)，主要是由于金屬構件以及換熱器的表面介質發(fā)生摩擦，大致金屬構件的表面被損壞。造成磨損問題出現(xiàn)的介質既可能是固體，也可能是液體，甚至氣體也可能會造成磨損問題的出現(xiàn)。換熱器在應用狀態(tài)時，換熱管道內介質一直處于高速流動的狀態(tài)，不僅會對金屬表面以發(fā)生腐蝕的區(qū)域進行撞擊和沖刷，同時管道內的腐蝕物質也會跟隨流體一起流動，導致金屬構建出現(xiàn)新的裸露位置，介質對其再次進行撞擊、沖刷。長此以往，換熱器繼而出現(xiàn)磨損腐蝕問題。

2.換熱器腐蝕問題防范策略

(1)靈活應用涂抹防腐物質

對于換熱器的易腐蝕區(qū)域涂抹有效的耐磨腐蝕物質，繼而增加換熱器的腐蝕防范能力。對于換熱器的金屬材料以及非金屬材料管道的內外部，進行耐腐蝕物質的雙面涂抹，在其表面形成一層耐腐蝕性保護層，繼而降低腐蝕速率。同時這種腐蝕防范策略的應用成本低，應用效果較為明顯。在防腐蝕物質無涂抹前，需要按照施工方案、施工工藝開展相應的準備工作，確保涂抹的防腐物質不會與換熱器材料發(fā)生化學反應，同時需要根據換熱器的工作環(huán)境、所接觸到的介質以及換熱器的結構材料選擇相適應防腐涂層材料。

(2)靈活應用非金屬保護層

非金屬保護層的應用優(yōu)勢在于抗腐蝕性極強。如在部分換熱器設備中可選取涂抹SHY-99新型專業(yè)級防腐物質。SHY-99新型專業(yè)級防腐物質的主要成分為高分子防蝕、改性耐熱合成樹脂以及多種耐高溫、耐腐蝕的添加劑等。因此SHY-99新型專業(yè)級防腐物質在進行特殊防腐工藝處理應用至換熱器設備后，可將換熱器的使用周期延長至三倍。

(3)靈活應用電化學保護技術

電化學保護方法是將負電子直接引導至被保護的物質上，讓被保護物質的表面的腐蝕性正電子與負電子相結合，繼而達到靜電平衡的模式，起到物質防腐功效。電化學保護法可細分為兩種，其中犧牲陽極的陰極保護法，是以原電池構造的方式讓被保護部位的物質作為陰極，繼而得到電子，這種電化學保護方法是需要陽極物質活潑性高于陰極物質。另一種則是外加電源的陰極保護法，其保護原理為將電源的負極外連接在被保護的物質上，與被保護物質附近的腐蝕性陽離子結合得到電子，繼而實現(xiàn)靜電平衡，最終達到腐蝕消除的作用價值。但電化學保護技術應用成本相對較高，甚至會消耗大量的電能且相關應用技術并未完全發(fā)展成熟，因此只能在特殊情況下應用。

(4)換熱介質中靈活添加緩蝕劑

緩蝕劑具備減緩腐蝕的價值作用，在換熱器的流動介質中增加一定的緩蝕劑，能夠達到降低腐蝕甚至于停止腐蝕的應用目的。但是緩蝕劑應用不能過量，不然將會出現(xiàn)一定的生產風險。因此緩蝕劑具體應用過程中，需要經由嚴格、科學、合理的計算后，把控換熱介質的緩釋添加量。

3.換熱器防腐維護手段

(1)開展換熱器的定期檢查工作

換熱器的工作環(huán)境具備腐蝕性特征，再加上換熱器需要常年對于腐蝕性物質進行接觸，因此換熱器構件的腐蝕速率將會大大增加，甚至會導致?lián)Q熱器中的流體介質發(fā)生泄漏，出現(xiàn)大規(guī)模的生產性事故，給化工企業(yè)帶來極大的經濟損失。因此需要定期對換熱器進行程序性檢查，有效降低安全隱患發(fā)生的可能性。在換熱器檢查過程中，需要嚴格遵守換熱器檢查的相關注意事項，避免引發(fā)出不必要的經濟損失。同時需要對換熱器的外漏、內漏等部分進行重點性檢測。一旦發(fā)現(xiàn)換熱器出現(xiàn)安全性問題，需要立即上報給相關部門進行檢修，最大程度降低換熱器存在的安全隱患問題，實現(xiàn)換熱器利用功能的最大化。

(2)開展換熱器的針對性維修工作

對換熱器開展程序性的檢查工作后，對于存在安全隱患的換熱器部分，需要進行針對性的維修。如對于由于腐蝕問題或是其他問題導致?lián)Q熱管管壁減薄發(fā)生穿孔問題時，需要立即更換換熱管。對于已經發(fā)生溫度變化的區(qū)域以及出現(xiàn)膨脹、收縮的換熱管，及時進行防腐蝕處理工作。對于換熱管中的流通換熱介質管道進行防膨脹、防泄漏以及防銹處理。

(3)開展換熱器的清洗工作

①機械清洗

換熱器的機械清洗方法主要是利用高壓射流方法進行清洗。這種清洗手段多應用于化學清洗方法應用后，對于換熱器中的碳化污垢層進行清洗處理。機械性清洗處理方法對于換熱器設備的磨損率相對較小，同時機械清洗的經濟成本相對較低。在機械清洗工作開展前，工作人員需要先進行預實驗工作，在得到合適的水壓清洗范圍后開展高壓射流清洗工作，避免過高或過低出現(xiàn)，清洗效果不理想或是損壞設備的問題。機械清洗方法適用于管內、管外以及外殼內壁等區(qū)域的清洗工作，在對碳鋼以及不銹鋼材料進行機械清洗過程中，需要嚴格控制水中Cl-濃度，將清洗水壓控制在50-70MPa之中，避免機械清晰過程中出現(xiàn)不必要的財產損失。

②化學清洗

A.海綿球清洗。換熱器的內部是無法進行常用的清洗方法，因此需要利用海綿球對換熱器內部進行清洗。在海綿球清洗過程中，需要根據換熱器的垢層組成材料以及具體性使用環(huán)境進行分析，繼而采取不同類型的海綿球進行清洗。通常情況下，對于硬度相對較大的垢層需要采取砂式海綿球進行清理，將其深入換熱器內部，對其進行不斷性的摩擦，直至將垢層完全祛除。

B.栲膠與堿劑清洗。清洗人員需要將栲膠以及堿劑者兩種化學試劑同時應用至換熱器需要被清洗的區(qū)域。在具體應用工作開展前，工作人員需要開展預實驗工作，在獲得相對精準的數據后，控制清洗應用的栲膠數量。通常情況下。一噸水能夠添加5-10kg的栲膠。栲膠與堿劑聯(lián)合應用的化學清理方法，能夠最大程度降低對于金屬的損傷程度，同時栲膠與堿劑的化學清理手段具備操作簡單、安全性強的應用特征，使用的經濟成本相對較低。

C.鹽酸清洗方法。鹽酸清洗方法具備應用成本低、應用范圍廣的特征，因此在需要化學清理方法中都存在鹽酸清洗方式。鹽酸清洗方法具備剝離、溶解以及輸送的價值作用。鹽酸因對于換熱器中的碳鋼以及不銹鋼區(qū)域也會帶來基礎腐蝕，因此在利用鹽酸清洗過程中需要增添一定量的緩蝕劑，降低鹽酸清洗基本腐蝕帶來的負面影響。在進行鹽酸清洗液配置過程中，需要佩戴好相應的防護用具，注意鹽酸配置濃度，確保鹽酸清洗的效果。

4.結語

為了推動現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進程，需要確保換熱器的應用效率，開展一系列的換熱器防腐措施，延長換熱器的應用壽命。