煤液化氢气压缩机换热器腐蚀原因分析

王六一

摘要：换热器是将热流体的的热量传递给冷流体的设备，它还有一个广为人知的名字叫做“热交换器”，该装置被广泛应用在化工石油、动力食品等工业生产中，根据热交换器所处的位置不同，可以发挥加热或者冷却，蒸发或者冷凝的效果，如此强大的功能让它成为了工业生产的核心部件之一，不过在实际的生产中，换热器因为遭受腐蚀而损坏的情况最为常见，本文就以煤液化氢气压缩机的换热器为例，探讨换热器的腐蚀原因，并给出几点对策。

关键词：换热器；腐蚀；煤液化清气压缩机

在当下的煤炭生产的行业中，煤液化氢气是一个不可忽视的环节，通过对该环节的投入进行分析统计，发现对换热器的投入就达到了总投入的1/5，因此探究煤液化氢气压缩机换热器的腐蚀根源，延长换热器的寿命对煤炭行业的盈利和持续发展有着积极的影响。

在当下煤液化氢的生产过程中，所采用的换热器有多种不同的规格，不过在共性上就是他们采用的都是金属材料，比如不锈钢，铜镍合金，镍基合金，钛和锆等，这些材料在硬度上都有较好的特性，而且在金属延展性上的特点让换热器具备了较好的抗冲击力，适合高频率的使用场合，但是金属材料本身的不耐腐蚀的特性也就决定了它的寿命，根据当下各企业的实际使用情况来看，即使是相对耐腐蚀的碳钢换热器的最长寿命也不超过5年。

一、换热器的腐蚀原因

在中学的化学课程中，很多人就已经明白了金属腐蚀的根本原理，它是因为周围的化学材料或者电化学介质和金属发生了氧化还原反应，在煤液化氢的生产过程中，机械振动也为腐蚀提供了更好的环境，具体来看，可以细分为以下原因：

1均匀腐蚀

所谓均匀腐蚀，就是腐蚀发生在较大面积上的同时腐蚀，腐蚀程度相差不大，结果会导致金属层变薄变脆，发生均匀腐蚀的地方主要是分布均匀的复合材料或者合金材料的表面，单质材料更容易遭受均匀腐蚀，其腐蚀原料可以是自然界的空气成分和水蒸气，另外，生产过程中常用的原料覆盖在金属层表面也容易产生均匀腐蚀。

2选择性腐蚀

选择性腐蚀就是当合金中某一元素的活跃度较高，与周围环境容易优先发生反应，因此导致了选择性腐蚀的发生，选择性腐蚀导致金属材料出现深浅不一的凹坑甚至是穿孔的现象，在表现上分类就成为孔蚀，或者叫做小孔腐蚀。

3电化学腐蚀

电化学腐蚀在化学实验中经常出现，它的原理就是不同的金属具有不同的电位差，当面临电解质溶液时，就会产生电子转移现象，这会导致腐蚀的加快，该腐蚀发生的地点多在换热器的不同部件之间，在同一部件上，由于粘黏上了化学材料，比如晶盐一类的电解质材料，它和金属外科接触的地方再受到水蒸气的影响，也会形成小范围的电化学腐蚀，这种由晶盐一类的盐引起的腐蚀又被称为晶间腐蚀，但是它的原理和电化学腐蚀有着密切的关联。

4其他腐蚀

建立在以上三种基本腐蚀现象之上的其他腐蚀，都是在特定环境下才会产生的一系列的腐蚀，比如在机械的缝隙部分会产生缝隙腐蚀，由于腐蚀介质和金属材料的相对运动引起的冲刷又被称为冲刷腐蚀，还有在腐蚀过程中如果金属外壳受到外力作用产生形变导致金属疲劳，那么金属更容易被腐蚀，这种腐蚀又叫做疲劳腐蚀。另外在电镀过程中的氢和氧以及一些其他的溶解气体也会对金属产生腐蚀，机械运作时的震动和高温也会加快换热器外壳的腐蚀进度。

二、针对腐蚀采取的防护措施

1电化学保护法

对于金属外壳最常用的保护方法就是电镀，从电化学的方式着手可以大大增加金属外壳的使用寿命，其基本的操作方式有阴极保护和阳极保护，所谓阴极保护，就是在外加直流电源的条件下，直接通过通电让金属表面变为阴极从而达到保护效果，此方法耗电量大，成本较高，还有就是阳极保护法，通过外接活跃度更高的阳极金属，让金属表面生成钝化膜，从而实现阳极保护。

通过加入缓蚀剂，可以让电镀层的化学性质更加稳定，这样的电镀方式应用是当下电镀的主要方式，在缓蚀剂缓蚀剂选择上，主要是铬酸盐材料，这种材料的出处就是冷却水系统的常用材料之一，因此在获取上容易实现而且成本较为低廉，在实际的防腐效果上，该材料也具有很强的稳定性，另外通过在铬酸盐中掺入磷酸盐，可以将金属表面进行清洁，实现更均匀的电镀，而且磷酸盐本身可以产生大量的钙阳离子，综合酸性环境，低于酸性化学试剂对内部金属的破坏，在实际操作中涉及到溶液的部分，还可以通过向铬酸盐中添加水解的聚丙烯酰胺，形成高聚化合物，该化合物能够防止或抑制水沟的产生，减少来自内部的腐蚀。

2加强保养

对换热器进行定期的保养时延长使用寿命的重要举措，最常用的保养方式就是进行清洗和擦拭，传统的清洗的方式除了机械的刮和刷的方式，还有采用高压水搭配化学试剂进行清洗的手段，但是由于这些方式对机械外壳本身就具有一定的损耗，所以保养效果很是一般，再加上煤液化氢气压缩机换热器的结构相对复杂，所以在内部清洗和除水垢的方面都难以做到彻底清除，还有就是传统清洗方式会产生大量的有毒废水，这会增加保养的成本，所以在这种环境下，专业人员新研发出多种对设备无腐蚀清洗剂并且在目前的保养中得到了较好的应用，其中福世泰克清洗剂，就是一个较好的例子。

在保养过程中，要加强对专业人员的技能训练，否则因为操作不当会引起一些突发情况，比如局部管道线路结垢和堵塞，这会影响到后续的生产影响生产的正常运行。落实对污垢的清洗是保养中的重点，由于在长期的使用过程中，换热器必然会产生结焦、油污垢、水垢、沉积物、腐蚀产物、聚合物、菌类、藻类、粘泥等污垢，所以这会影响到换热器的运行效率，因此即使换热器没有出现故障，也要通过清洗增加换热器的运行效率。

三、结语

在当下，我国工业生产中发展出了种高压水射流清洗技術，它就是在传统喷射清洗的基础上和现代清洗材料进行了结合，该方式具有诸多优点包括清洗成本低，速度快，质量好的优势，同比国际的清洗方式，我国在该领域已经在技术和效率上取得了领先，在未来，随着该技术的进一步推广，我国在工业生产上的效率必然会再进一步，在这一细节上取得的成就也对华夏的复兴贡献了自己的一份力。

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（作者单位：安瑞科（蚌埠）压缩机有限公司）