化工设备换热器的常见腐蚀与防腐

李金恒

摘 要： 伴随着社会经济的高速增长，化工行业得到更高的发展，这就个设备管理带来一定的挑战。由于化学物的特点很容易会出现腐蚀问题，其中最为常见的就是换热器的腐蚀。其原因主要是因为换热器的作用就是将冷、热流体之间的能量进行转换，而在其進行转换的过程中，所接触的物质通常都有着比较复杂的特性，再加上换热器长期处于高压、高温以及高腐蚀的状态之中，这就导致其被腐蚀的风险大幅上升。因此，文章首先分析造成化工换热器出现失效问题的原因，然后阐述防范化工换热器腐蚀的具体措施。

关键词： 化工换热器;腐蚀问题;防腐措施

【中图分类号】TE965     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.32.273

引言：随着我国科技水平持续提高，人们对换热器的要求越来越高，但其面临的腐蚀问题较为严峻，一般有三方面，例如应力腐蚀（负荷应力与热应力导致）、水质方面的腐蚀、电化学腐蚀（沉积物的堆积）。继而，由于化工设备换热器的腐蚀的不同，需要采取相应的措施，加以应对，保证换热器正常运行。下文首先分析热交换器的内涵，对存在的化工设备换热器的腐蚀问题研究相应的措施。

1 换热器概述

化工设备换热器能够将热冷流体的某些能量传输到其他流体之中实现热交换，目前常用的换热器种类包括蓄热式换热器、混合式换热器和间壁式换热器。按冷热流体的方向分类包括顺流式保护、错流式、逆流式以及混流式换热器。工况稳定的换热器，传热面上的热流和温度并不随着时间的变化而改变，如果工况不稳定，则传热面上的温度和热流会随时间的变化而变化。换热器是煤炭领域、石油工业、盐工业以及热电领域生产过程中必不可少的设备，直接关系着企业的生产效益。由于化工设备换热器介质具有强腐蚀性、高流速、高温高压、形态多元化等特征，接触的物质成分复杂，导致换热器容易腐蚀泄漏，影响换热器的正常使用和生产的平稳进行。换热器腐蚀不仅会影响材料自身的强度和使用性质，而且会导致换热交换整体运行故障，造成材料损伤和经济损耗。一旦出现机械设备损坏，设备的外观、色泽、性能都会发生较大变化，设备腐蚀修护工作会给企业带来极大的额外支出，影响企业的生产成本和经济效益。因此，必须加强对化工设备换热器腐蚀现象的分析，提前做好腐蚀预防措施，避免换热器腐蚀，使热交换器能在复杂的条件下正常有序的生产。

2 化工设备换热器常见腐蚀问题

在化工设备换热器中产生腐蚀的主要问题来源于金属物质与介质表面在接触过程中产生物理、化学反应，致使换热器内壁物质稳定性被破坏，从而造成锈蚀问题。其中，物理反应主要体现在换热器内部物质，在流动过程中对结构内部产生冲击力，导致换热器结构内部出现磨损，而磨损面由于与结构内防腐物质接触面积增大，从而加快了锈蚀与腐败的速度。在换热器内部水作为主要的热交换介质，由于溶解氧、水的pH值以及水气会同金属物质产生化学反应，因此水对化工设备换热器也具有一定的锈蚀作用。管道内存在大量空气是造成换热器出现腐蚀现象的另一个主要问题。空气过多不仅会使氧气与换热器内部产生大量化学反应，而且过多的空气也影响水循环效率，加之水量过少在管内的大量振动现象，致使换热器锈蚀现象更为严重。由于市面上所销售的化工设备换热器主要材料内含有磷、锰以及硅等物质容易发生锈蚀现象。与此同时，换热器内介质若存在流动不均匀以及滞留情况，会形成沉积物，而沉积物会造成换热器出现裂缝的现象，而裂缝处流入的氧气会加快设备锈蚀速度。

3 化工设备换热器的防腐措施

3.1 在换热器表层涂刷防腐涂料

导致化工设备换热器出现腐蚀情况甚至加重现有腐蚀现象的主要原因是换热器金属表面与外界环境未能有良好隔绝，为解决这一问题，降低换热器腐蚀概率，可利用电镀、火焰喷涂、包镀、蒸汽镀等方式在换热器表面进行金属镀层，如镀镍或镀锡，在金属与环境间形成稳固有效的屏障，隔绝外界有害物质侵袭。同时，化工生产部门还可选择无机涂层，如CH-784环氧胺基涂料，其具有耐酸碱、耐溶剂、隔绝水蒸气、强附着力等诸多优势，且其施工较为简易方便，化工生产工作人员需预先对化工设备换热管进行表面处理，利用喷砂进行除锈，使其露出表面金属原色，后利用浸泡式施工方式进行涂层，涂层厚度一般为80～250μm为最佳，依照最新化工工艺标准底漆两层、面漆三至四层进行喷涂。在喷涂完毕后，待换热器表面涂层风干后进行二次加热固化，增加涂层稳固性，防止其在后期工作过程中剥落。化工生产相关部门负责人员需要对化工设备换热器涂层情况进行检查验收，观察其表面是否光滑平整、有无裂纹或漏涂部分，一旦发现存在以前情况，必须追究施工人员责任，并进行二次返工重新喷刷，以保障无机涂层的屏障保护作用。在化工设备换热气表面涂刷防腐材料，能够有效阻断外界有害物质对换热器金属表层的侵蚀，有效降低换热器腐蚀概率，改善腐蚀情况，保证化工生产稳定进行。

3.2 电化学防腐保护

换热器的电化学腐蚀有两类情况，一是碳素钢的电化学腐蚀，二是阴阳极之间的电流腐蚀。以电流腐蚀为例进行说明，换热器出现电化学腐蚀的本质是阴阳极之前摩擦不平衡产生腐蚀电流，对换热器内部产生腐蚀影响。针对这一情况，相关化工生产部门可采用电极电位转化法进行防腐处理，即将换热器电极电位原位较高的防腐体金属置换为电极电位比被防腐体低的金属，再将其与被防腐体接触，将腐蚀电流传导到低电位金属中，对处于高电位的化工设备换热器进行防腐处理，也就是牺牲阳极保护法。此类电化学防腐保护方法将化工设备换热器中的微电池中的阳极与阴极进行转换，能够有效改善电化学腐蚀现象，降低化工设备换热器的腐蚀概率，保证设备的正常运转，提高化工生产工作效率。

结语：总而言之，通过分析换热器常见的腐蚀类型，找到造成腐蚀的主要原因，就能够针对其采用更有效的防范措施，尤其是要结合换热器的实际条件以及腐蚀形态，采取相对应的防腐手段，就能够有效避免换热器出现腐蚀的问题，保证企业生产的稳定运行。

参考文献

[1] 王燕平.化工设备换热器的常见腐蚀与防腐研究.环球市场，2019（21）.

[2] 陈鹏程.化工设备换热器的常见腐蚀与防腐.当代化工研究，2019（11）.

[3] 胥明慧.在用换热器不锈钢列管涡流检测实例分析.化工管理，2019（17）.