化工换热器的腐蚀问题与防腐措施

2019-07-12刘春红

探索科学(学术版) 2019年9期

刘春红

辽宁远大换热装备(集团)有限公司辽宁铁岭 112000

引言

化工换热器使用的范围十分广泛，通常其都是应用在煤化工企业、石油化工企业以及化工厂等，而且数量还十分庞大。由于化工换热器在工作过程中，会接触到大量复杂特性的物质。因此，在生产过程中，还会产生一些独特的性质，这就很容易对换热器造成冲刷，导致腐蚀泄露问题的发生。最为常见的就是换热管的表面出现腐蚀问题，有超过90%的换热器腐蚀泄露都属于这种类型，而造成这种问题出现的主要原因就是化学物质的冲刷以及腐蚀。而一旦由于腐蚀的问题导致泄露现象的发生，就会极大地影响企业的生产稳定性，不利于企业的健康发展。因此，就需要细致地分析造成腐蚀的原因，从而找到有效的防范措施。

1 化工换热器工作特点分析

换热器是工业生产领域中应用最为广泛的能量交换设备，冷热流体介质在换热器中完成热量传递，此类设备在石油化工、煤化工、盐化工等工业系统中扮演着不可或缺的角色。化工领域应用的换热器中的热交换冷热介质性质较为复杂，通常表现出高温高流速、强腐蚀等特点，极易出现腐蚀与泄露问题。这些问题的存在不仅影响着化工生产的顺利进行，同时也对工业生产安全埋下了隐患。其中，换热管的表面腐蚀约占腐蚀泄漏的90%，它是介质的冲刷和介质中化学物质侵蚀综合作用的结果。

2 化工换热器的常见腐蚀问题

从化工换热器表面腐蚀情况来看，主要是因为金属构件与流动介质之间的相对速度，如果相对流速过快则会加速表面腐蚀效率。如液体、含有颗粒气体等对金属构件表面进行摩擦，所生成的压力会达到5-10MPa。此时金属构件表面会被冲刷、腐蚀。同时，振动问题会产生孔状腐蚀问题，如马蹄凹陷、深谷腐蚀等。水作为换热器中主要应用的介质，并且会产生一定的腐蚀问题，主要是由于渗透的汽水、酸性水、溶解氧，管道内空气过多会加速管壁腐蚀速率，一是不利于水循环，二是在氧气的驱动下造成管壁表面氧化锈蚀。从材质、沉积物方面来看，当今市面上所见的换热器种类繁多，大部分都是采用玻璃、铜、不锈钢、石墨、碳钢等材料，碳钢近些年的应用率有所上升，但是其中的硅、磷、锰等耐腐性较差，可能会导致换热器的腐蚀。此外，由于介质当中存在着杂质，如果杂质滞留或水体不均匀流动，都会产生腐蚀的沉积物，沉积物应力可能会让金属表面产生裂缝，加上裂缝外的氧而产生电化学腐蚀，包括阴极还原反应等(反应出酸溶液)。

3 换热器设备的防腐措施

3.1 阳极牺牲保护措施碳素钢材质的换热器在内部介质的电解质溶液环境下，很容易生产微电池反应，根据微电池反应原理，这时的碳素钢中铁元素就相应成为了微电池的阳极，而碳元素就成为了微电池的阴极。阴阳两级之间会不断的产生电流对换热器的金属表面造成腐蚀，为了阻止这种腐蚀的出现，在换热器设备的金属表面连接一些具有低电位的金属，就会将连接的金属变成了微电池的阳极，这样在换热器表面就失去微电池反应，起到了很好的腐蚀保护效果。在碳素钢材质的换热器设备中防腐中，牺牲阳极的防腐措施较为常用，因此在保护金属的选择上考虑的经济性一般会选择锌作为保护金属。

3.2 换热器防腐涂料及其应用换热器防腐材料主要包括金属涂料和无机涂料两种。其中，金属涂层的主要施工方法有：电镀、火焰喷涂、包镀等。而无机涂层的施工方法有：喷涂、渗镀、或化学转化等。涂料刷涂完成后需要在高温环境中进行加热固化。常见的金属涂料存在一定的形变问题，而无机涂料层呈现较为明显的脆性特征，具体应用环节需要进行严格的工艺控制。当前化工换热器中应用较多的是CH-784防腐涂料系环氧氨基涂料，此种材料具有理想的耐腐蚀性能，同时具备良好的机械性能，能够有效适应化工生产条件下的介质冲击与摩擦作用。材料表面光滑，与介质杂质间的附着力较小，不宜形成水垢。此外，CH-784防腐涂料底漆面漆含有金属颜料，导热系数大，能够有效提高换热效果。鉴于当前化工领域较为突出的水质腐蚀问题，很多工厂使用碳钢换热器涂防腐涂层，费用明显低于传统不锈钢换热器与钛换热器，常规使用期可达10年以上。

3.3 提高化工生产技术化工企业需要对现有的化工生产工艺进行完善，尤其是要对生产化工产品的流程进行优化，这样不仅能够提高化工企业的生产水平，还可以有效地减少热交换介质中腐蚀性物质的含量，同时还能够避免由于水中沉积物所造成的腐蚀。同时，还要对各种热交换介质进行有效地处理，这样在其进入换热器中时，其溶解氧的含量也可以大幅降低，从而有效防止对换热器的组件造成氧化腐蚀。并且，化工企业还要对换热器定期开展保养和维护的工作，特别是在生产的过程中，还要加强对换热器工作状态进行检查，一旦发现换热器内部的循环水流速发生异常，就需要对其进行全面检查，及时将隐患进行排出。还要定期对换热器内部进行冲洗，还要勤加换水，这样就可以很好地避免换热器内部沉积物出现堆积的问题，有效防范由于沉积物造成的电化学腐蚀。同时，通过定期对换热器进行保养和检查，还可以使其一直保持在正常的工作状态，大幅延长换热器的使用寿命。