化工设备换热器损坏原因与防护措施

张建民 李爱玲

作者联通：新能凤凰（滕州）能源有限公司维修车间 山东省滕州市木石镇 277527

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新能凤凰（滕州）能源有限公司是新奥集团控股子公司，两套大型煤化工项目，以煤为原料，采用华东理工大学“对置式多喷嘴水煤浆加压气化”专利技术生产，现装置满负荷运行，生产较为稳定。公司静止设备1000 多台，其中换热器占一半，可见换热器在煤化工行业应用十分广泛，换热设备利用率的高低直接影响到生产装置效率与成本费用问题。据不完全统计，换热器损坏原因多是由腐蚀、设备材料不良、制作工艺欠佳、工艺操作不规范等引起，其中90%换热器的损坏是因设备腐蚀所致。

1.换热器损坏原因

（1）换热器金属腐蚀。金属腐蚀是指在周围介质的化学或电化学作用下，并且经常是在物理、机械或生物学因素的共同作用下金属产生的破坏，也即金属在其所处环境作用下所产生的破坏。换热器几种常见的腐蚀破坏类型为均匀腐蚀、接触腐蚀、选择性腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀与氢破坏。

（2）使用介质对换热器的影响。工业上使用最多的冷却介质是各种循环水和各种工艺气，影响金属腐蚀的因素很多，对碳钢、低合金钢、铜合金和某些牌号的不锈钢而言，溶解氧是影响其在水中腐蚀的最重要因素。水中无氧时，其他溶解气体，如CO2将导致铜和钢的腐蚀；微量的氨腐蚀铜合金；H2S 促进铜和钢的腐蚀；SO2会降低水的pH 值，增加水对金属的腐蚀性。

一般说来，水的硬度增高对铜、锌、铅和钢等金属的腐蚀减小，CaCO3垢层对传热不利且降低换热效率，非常软的水腐蚀性很强。金属在有传热和没有传热的条件下，腐蚀行为是不相同的。一般有传热时，金属的腐蚀加剧，特别是在沸腾、汽化或过热的条件下更明显。

（3）安装过程中换热器涂层或钝化膜遭到破坏

安装吊运时，采用叉车、倒链或钢丝绳，碰撞损伤涂层；检修时，采用蒸汽冲洗壳程油垢，或采用50MPa 高压枪冲洗，使涂层损坏；换热器检修时，芯子没有作特殊保护（如在管板下面垫道木）；操作时因断水等原因引起短时超温，造成涂层破坏。

（4）材料选择。使用何种材料，主要的决定因素是其经济性。管子材料有不锈钢、铜镍合金、镍基合金、钛和锆等，除了工业上不能使用焊接管的情况以外，都使用了焊接管，耐蚀材料仅用于管程，壳程材料是碳钢。

2.换热器防护措施

（1）采用冷却水缓蚀剂。以铬酸盐为主要成分的缓蚀剂是冷却水系统常用的缓蚀剂，铬酸根离子是一种阳极(过程)抑制剂，当其与合适的阴极抑制剂组合时，能得到令人满意而又经济的防腐蚀效果。

（2）电化学保护。采用阴极保护和阳极保护，阴极保护是利用外加直流电源，使金属表面变为阴极而达到保护，此法耗电量大，费用高。阳极保护是把保护的换热器接外加电源的阳极，使金属表面生成钝化膜，从而得到保护。

（3）采用有机涂层技术。根据不同介质和温度的要求，对经水压试验合格、整体组装好的换热器芯子，在工场采用表面处理、多道涂装、加热固化等工序处理施工，工艺流程为喷砂→酸洗→中和→磷化→烘干→涂漆→检验。处理后耐腐蚀、寿命长、阻垢作用明显并具有降低输送冷却水动力消耗的优点。

换热器的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一，在煤化工行业所用设备中，起着至关重要的作用，做好换热器腐蚀的技术分析，采取经济、可靠的防护措施，使换热器维持良好的状况，将更有效确保装置长周期运行。