化工設備換熱器的常見腐蝕及其防腐
作者： 2015年10月13日 來源：互聯網 瀏覽量：
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換熱器是將冷、熱流體的部分能量互相傳遞給流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在石油化工、煤化工、鹽化工及熱電廠等工業系統中的用量非常大。在生產過程中，由于換熱器管束所接觸的介質比較復雜，往往具有高溫(近100
換熱器是將冷、熱流體的部分能量互相傳遞給流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在石油化工、煤化工、鹽化工及熱電廠等工業系統中的用量非常大。在 生產過程中，由于換熱器管束所接觸的介質比較復雜，往往具有高溫(近1 000℃)、高壓(2 500MPa)、高流速、強腐蝕等特點，因此常常出現沖刷泄漏和腐蝕泄漏。而各種泄漏與腐蝕，都直接或間接有著關系[1~2]。泄漏既影響了生產的平穩運 行，也成為這些行業的主要設備故障之一。換熱管的表面腐蝕，是泄漏中最常見的現象，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。
1·換熱器失效原因
1.1換 熱器表面的腐蝕磨損腐蝕介質與金屬構件的表面，相對運動速度較大，導致構件局部表面遭受嚴重的腐蝕損壞，這類腐蝕稱為磨損腐蝕，簡稱磨損。造成腐蝕損壞的 流動介質，可以是氣體、液體或含有固體的顆粒、氣泡的氣體等。磨損腐蝕，是高速流體對金屬表面已經生成的腐蝕產物的機械沖刷作用和新裸露金屬表面的腐蝕作 用的綜合。
由于石油化工中的生產介質，往往具有一定的粘連性。為了防止介質沉淀結垢，要求介質 流速大于2 m/s。高速流體，特別是含有固體細粒、氣泡的高速流體沖刷傳熱面，引起局部表面的壓力可達數十兆帕，從而造成了金屬表面的疲勞剝蝕。雖然在設計中，為了 防止流體進入到殼體時，使管子直接受到沖擊或沖刷，在殼體進口處的管束上安裝了防沖板，但由于流體或是固體顆粒的長時間沖刷，防沖板也會發生損壞。另外， 由于振動或微振動的原因，也常使折流板管孔處受到磨損。磨損腐蝕的外在特征常常呈現馬蹄形的凹槽或深谷形狀，一般按流體的流動方向切入金屬表面。
1.2沉積物引起的電化學腐蝕
當介質流動不均或滯留時，很容易在換熱管表面形成沉積物。由于沉積物是不連續不牢固且不均勻的，在某些部位形成了裂縫和間隙，由于縫內外氧的差異而形成 了電化學腐蝕。包括：陽極氧化反應，金屬溶解；陰極還原反應，還原為(中性或堿性溶液)；陰極還原反應，還原為(酸溶液)；同時，由于腐蝕產物的存在，導 致了縫內外的電化學不均勻性，從而引起了更大的腐蝕。
1.3換熱管水側的腐蝕
由于換熱器常用水做為熱交換介質，因此水的腐蝕不容忽視。水的腐蝕主要是由于水中pH值降低、水汽滲透、溶解氧的存在，以及水中有害的陰離子 (Cl-，S2-等)侵蝕，而引起的化學或電化學腐蝕。因此，換熱管表面防腐要求是：防腐表面具有良好的附著力、導熱性、耐溫變性和較大的硬度。同時要求 有優良的耐化學離子侵蝕能力、較高的抗水汽滲透能力和一定的阻垢性。
2·換熱器腐蝕防護
2.1犧牲陽極保護法
（1）碳素鋼的電化學腐蝕。碳素鋼在電解質溶液中(例如水)會形成微電池。碳素鋼的基本金相組織為鐵素體(Fe)和滲碳體(Fe3C)，其中鐵素體的電極電位較低，而成為微電池的陽極，滲碳體則成為陰極。
（2）犧牲陽極保護法。發生電化學腐蝕時，陰陽極之間產生腐蝕電流。采用電極電位比被防腐體低的金屬并與被防腐體接觸，利用低電位金屬的腐蝕電流，作為 高電位被防腐體的防腐蝕電流，這種防腐蝕方法稱為犧牲陽極保護法。犧牲陽極材料的選擇為碳素鋼，碳素鋼的基本金相組織是鐵素體(Fe)，由表查出比Fe標 準電極電位低的材料。若選擇鋁作為陽極，容易形成氧化膜，反而不產生腐蝕電流。其他材料則比較昂貴，所以選擇鋅作為犧牲陽極比較合適。
2.2換熱器防腐涂料及其應用
一層相當薄的金屬涂層和無機涂層，能夠在金屬和環境之間提供有效的屏障，這就是這類涂層的主要作用(除了鋅一類的犧牲涂層外)。金屬涂層(或稱鍍層)的 施工方法有：電鍍、火焰噴涂、包鍍、熱浸和蒸汽鍍。無機涂層的施工方法有：噴涂、滲鍍、或化學轉化。噴涂后通常在高溫烘烤。金屬涂層往往顯現出一些可變形 性，而無機涂層則很脆，兩種涂層都必須具有完全隔離的作用，如果存在微孔或其他缺陷，則由于電偶效應，將引起金屬局部腐蝕的加速。
CH-784防腐涂料系環氧氨基涂料，其特點是：耐腐蝕性能好，耐大多數酸堿，耐水，耐溶劑，耐溫可達200℃；漆膜物理機械性能好，硬度大，表面光 滑，附著力強，抗沖擊，抗摩擦。因此，對水中不溶物摩擦力小，水垢及雜質被流動的冷卻水帶走，不易附著管壁。漆膜有明顯防腐阻垢作用；CH-784防腐涂 料底漆面漆含有金屬顏料，導熱系數大，漆層薄80~250μm。漆層熱阻只有1.66×104M2h℃／kcal，不生銹不結垢，增加水的流速，提高換熱 效果。
由于水質腐蝕，很多工廠改用不銹鋼、銅合金、鈦合金換熱器，但造價昂貴。用碳鋼換熱器涂防腐涂層，其費用僅為不銹鋼換熱器的1/4～1/5，為鈦換熱器的1/11，使用期可達10年。
2.3 CH-784防腐涂料及其應用
（1）CH-784防腐涂料試制。CH-784防腐涂料系環氧胺基涂料，國外為Sakaphen-CH-784。其特點是：，酸堿、耐油、耐水、耐溶 劑、耐熱、耐磨、導熱，抗沖擊，堅硬光滑，抗水蒸氣，附著力好。熱固化型耐溫150～200℃，CH-784涂料是單包裝，施工方便，加熱固化，可制成淡 色漆。CH-784防腐涂料的主要成膜物質是環氧樹脂。一般用609或607環氧樹脂，環氧與胺基樹脂成分以7∶3為佳。
2.4施工工藝要求
（1）設備噴砂除銹、除油，露出金屬本色；（2）涂層厚度———換熱器涂層厚度是關鍵指標，要求既達到防腐目的，又能滿足增熱要求，一般涂層厚為80～250μm。漆層過厚，會影響傳熱，漆膜發脆；
（3）施工方式多為浸泡式或利用換熱器本身作殼體，用泵循環來涂管內壁，管外壁利用浸泡方法；
（4）涂層次數———底漆2層，面漆4層，每層厚度25～40μm；
（5）加熱方法———涂層表面干后，進烘房加熱固化。從80℃開始升溫，徐徐升高至160℃恒溫2 h，然后自然降溫；
（6）漆層質量要求———平整光滑，無麻點、針孔、裂紋、漏涂，厚度均勻。
3·結束語
所有化工裝置中，換熱器的腐蝕形態比較接近，因此可以將腐蝕類型分為：沉積物引起的電化學腐蝕；負荷應力、熱應力引起的應力腐蝕；入口處流速較高磨損腐蝕；溶解氧腐蝕和材質問題。另外，根據換熱器的腐蝕狀態、現場的實際條件，采用不同的防腐措施。
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