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摘要：換熱器是制藥、能源、化工以及石油等行業的常用設備。據資料統計,當前國內在換熱器方面的投資比例多達百分之三十,諸如煉油廠海水淡化裝置都有換熱器的使用,從中不難看出換熱器的實際地位。為提高換熱器性能與使用效果,必須將研究的重心放在技術領域、產品開發、換熱器理論三個層次,避免換熱器的應用過程中出現各種對其影響不利的問題,尤其是腐蝕問題。文章以換熱器防腐問題為對象,分析防腐的有效方式。

關鍵詞：化工設備;換熱器;常見腐蝕;防腐工作

0前言

伴隨著國內科技水平的提高,人們對換熱器的性能予以了越來越高的要求。不容忽視的是,因換熱器作業環境險惡,所以換熱器本身的腐蝕性問題比較突出。常見換熱器問題包含三方面原因。第一層面電化學腐蝕,第二層面水質腐蝕,第三層面應力腐蝕包括熱應力與負荷應力兩種。由于眾多行業都會涉及到換熱器的應用,不同行業的生產使用環境各有不同。所以換熱器的防腐工作有必要結合生產條件和實際情況進行調整,制定科學的解決措施,保障換熱器能夠正常運行。

1換熱器種類與防腐問題

1.1換熱器種類

所謂的換熱器也叫熱交換器,這是一種可以實現熱冷流體能量互相傳輸的化工設備,簡單來說就是將能量通過或熱或冷的流體導入該設備,隨后降低或是升高導出能量設備的熱情況。從熱量傳遞角度來看,換熱器有混合式、間壁式、蓄熱式等方式。而從冷熱流體的角度來看,換熱器有混流式、逆流式、順溜式、錯流式等多種。該設備能夠讓生產工況趨于穩定,傳熱面的熱流與溫度并不會再時間的遷移下發生過多變化。而原本不穩定的工況卻會在換熱器的作用下出現變化[1]。以材料角度劃分,換熱器有玻璃、金屬、陶瓷等多種。而以換熱器的用途來看又出現了加熱器、蒸發器以及冷卻器等多種形式。正如其字面意思一樣,換熱器能夠實現冷熱交替、交換,常被應用于熱電廠、煤化工、鹽化工、石油化工等領域。換熱器有著較大的消耗量和使用量[2]。換熱器的防腐工作是必須予以高度關注的問題。換熱器所接觸的物質成分相對來說非常復雜,生產過程中換熱器需要承受非常高的溫度、壓力以及腐蝕性材質。這些問題會引發換熱器腐蝕泄露情況發生。

1.2換熱器腐蝕問題帶來的影響

結合近些年獲得的淘汰換熱器實際情況來看,化工換熱器腐蝕原因主要來自于金屬介質與構建表面運動速度,假設速度過快就會引起構建部分腐蝕。比如含有顆粒氣體以及液體在告訴沖刷下就會形成10MPa壓力,導致換熱器表面金屬遭到腐蝕、剝蝕。另外振動同樣會磨損折流板管孔,一般情況下該問題會以馬蹄凹槽以及深谷形狀出現。水作為常見熱交換介質,其本身也有一定腐蝕性因素[3]。這是因為水汽以及水中的溶解氧都會腐蝕換熱器。也就是說空氣不僅會影響水循環,同時還會腐蝕換熱器。以沉積物與材質的角度來看,常見換熱器使用了碳鋼、石墨、玻璃、不銹鋼、銅等材料。其中錳硅磷等元素都會引發生銹問題,進而導致換熱器遭到嚴重腐蝕。另外如果介質不均勻流動出現滯留情況,就會出現沉積物。不連續、不牢固、不均勻的問題會引發裂縫情況的發生。不同的縫內外氧也會引發電化學腐蝕,比如還原為酸溶液、陰極還原等等。

2換熱器失效的原因

2.1表面腐蝕

因金屬構件與腐蝕介質表面有著較大的相對運動速度,所以構件表面往往會出現比較嚴重的腐蝕問題。這類問題就是人們常說的磨損腐蝕。引起這類問題發生的原因為各種流動介質,包括含有氣泡與顆粒的氣體、液體等。該問題是高速流體帶給金屬已生成腐蝕機械沖刷以及新裸露金屬腐蝕作用綜合。石油化工生產介質大多具有粘連性,因此為了避免出現介質沉淀與結垢現象影響生產質量與效率,通常都會對介質予以一定流速要求,該要求通常為2米每秒。所謂的高速流體是含有氣泡與顆粒的各種流體,這種流體會導致金屬表面瞬間出現數十兆帕壓力,該壓力會導致與引發金屬表面疲勞。雖然很多設計師為防止流體流入殼體避免出現管子受到沖刷與沖擊都會在殼體進口管束安裝防沖板,可是在高速流體的沖刷下,即便是防沖板本身也會出現損壞問題。此外在微振動、振動的作用下,折流板管孔也會出現磨損問題。其通常表現為出現深谷、凹槽,以流體流動方向進入金屬表面。

2.2沉積物電化學腐蝕

在介質陷入滯留或是流動不均的情況時,換熱管表面會生成大量沉積物。因沉積物本身的特性是不均勻、不牢固、不連續的,所以一些部位會就此出現間隙與裂縫問題。縫內本身的外氧差異會進一步加劇電化學腐蝕問題,具體包括金屬溶解,陽極氧化反應;還原為中性與堿性溶液,陰極還原反應;還原為酸溶液,陰極還原反應。在腐蝕作用下不均勻的縫內外電化學進一步加劇了腐蝕嚴重程度。

2.3水側腐蝕

由于換熱器需要應用水來作為熱交換介質,所以水腐蝕也是比較常見的問題。水腐蝕是由其本身內部的溶解氧、水汽滲透、pH值降低所引起的,當然水中陰離子包括S2-,Cl-等也是水侵蝕的重要原因,這些原因會引發電化學腐蝕以及化學腐蝕。所以必須予以換熱管表面工作一定的要求,即換熱管的防腐表面必須加大硬度,具備耐溫變性、導熱性、附著力。此外還要具備出眾的抗離子侵蝕、抗水汽滲透等能力。

3預防換熱器腐蝕的具體措施

3.1涂抹防腐涂料

這種方式是最簡單的方式,通過涂抹防腐涂料,用鍍層的方式防止帶有腐蝕特性的介質接觸金屬表面。使用該方法只需在表面涂抹保護層就可以提高換熱器抗腐蝕性能力。一般來說目前常用的包括各種高分子有機混合物溶液,當然如今人們已經漸漸開始更換防腐涂料。采用防油、重防腐以及防溶劑涂料、高溫涂料進行處理。當然不同滲鋁、生產鍍鋅廠家本身的生產質量有好有壞導致換熱器本身的性能參差不齊。為解決這一情況就必須重視產品質量控制,選擇性能出眾的防腐材料,保障防腐有效性,減少換熱器腐蝕性情況發生。常用方法包括包鍍、熱浸、電鍍、火焰噴涂、蒸汽鍍等,這些方法是常用的金屬涂層施工,而無機涂層方法則包括噴涂、滲鍍、化學轉化等方法。

3.2定期養護與維修

只有早期防護并不能徹底滿足化工散熱器腐蝕性需要,時間帶來的設備老化以及防腐層脫落都會引起設備的進一步腐蝕。所以必須制定定期維修計劃,即便設備沒有出現問題也要進行認真的檢修、維護工作。結合環境情況采用化學清洗、反清洗。定期清洗等方式,避免因微生物的繁殖以及各種生產油污引發設備腐蝕。該問題可以有效避免換熱器在長時間的使用過程中,受到如介質流動過快、溫度過高等問題引發的機器腐蝕,保障機器正常運轉。

4結語

因換熱器在各行各業的應用非常廣泛,不同條件下會出現不同的腐蝕性原因。所以在應用換熱器之前必須結合行業特征、行業情況分析腐蝕情況,結合其出現原理、出現原因制定技術對策。找出有效、可行、安全的防腐措施,建立維修服務渠道,通過涂抹防腐涂料的方式,提高換熱器防腐能力,保障換熱器防腐性能和正常使用。

參考文獻:

[1]陳鵬程.化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐[J].當代化工研究,2017,(11):86-87.

[2]梁爽,梁國欽.化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐[J].石化技術,2017,24(11):25.

[3]陳洲鵬,徐慧.化工設備換熱器的常見腐蝕與防腐[J].化工管理,2016,(30):187.

作者:李躍春 單位:云南磷化集團海口磷業有限公司