化工换热器的腐蚀问题及防腐措施

胡培远 高源（阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司，山东 淄博 255436）

化工换热器的腐蚀问题及防腐措施

胡培远 高源（阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司，山东 淄博 255436）

随着工业化建设进程不断加快，化工行业发展迅速，现代化工企业无论是企业规模还是生产能力，均得到了质的提升，对于化工设备安全提出了更高的要求。换热器是一种冷、热流体发生热能传递的设备，在化工行业有着极为广泛的应用。但就化工行业生产现状而言，换热器腐蚀问题较为严重，限制了化工企业的进一步发展。笔者从换热器常见腐蚀问题及成因入手，就相应的防腐措施，发表几点看法，以供相关单位参考。

化工；换热器；腐蚀问题；防腐措施

换热器是一种常见的热能交换设备，在化工行业中应用广泛。随着我国化工产业不断发展，化工企业规模越来越大、装置设备数量越来越多，对于设备安全管理提出了更高的要求。换热器设备在实际应用过程中，受工作介质组成复杂、工艺条件较为苛刻等因素影响，设备腐蚀问题较为普遍，严重影响着化工行业的安全、稳定生产状态。因此，从换热器设备常见腐蚀问题及成因入手，探讨相应的腐蚀防治措施，具有重要的现实意义。

1 换热器腐蚀故障及成因分析

通常情况下，换热器由管程和壳程两部分构成，冷、热流体分别在不同的区域流通，借助换热器设备实现热能的交换。换热器作为一种重要的基础设备，在化工生产装置中基数较为庞大，受化工生产工艺特殊性影响，换热器内部工作介质较为复杂，且常需在高温、高压、腐蚀等极端条件下进行工作，容易出现腐蚀泄漏或冲刷泄露等腐蚀问题。换热器发生腐蚀就会导致换热效果下降，甚至换热器失效的问题，从而影响正常的化工生产状态。

（1）换热器内部沉积物造成的电化学腐蚀

如工作介质在换热器内部发生不均匀流动或停止流通，就可能在换热管内部形成一定的沉积物。这些沉积物的形状并不规则，通常表现为深谷形状或马蹄形的凹槽。因其独特的形状构造，在流体流动过程中，沉积物也会随着流体流通方向，逐渐趋向金属表面移动。将其与腐蚀的一些基本特性进行对比可以发现，沉积物在不均匀、不牢固等特性方面，与腐蚀具有一定的相似性。同时，由于换热管中缝内外的实际含氧量不同，进而导致电化学腐蚀现象的产生。如反应趋向阳极氧化反应进行，就会出现金属溶解现象；如反应趋向阴极还原反应进行，就会相应产生碱性溶液或中性溶液。此外，随着设备内电化学反应的持续进行，腐蚀产物会不断积聚增多，进一步破坏设备内原有的化学平衡，加剧腐蚀反应的恶化进行。

（2）水质问题导致的换热器腐蚀

水是一种最常见的换热器工作介质，因此，由于水质问题导致的设备腐蚀问题，必须引起相关人员的重视。换热器设备水腐蚀的根本成因，就是水质不合格，具体包括水汽渗透、pH值过低、溶解氧含量过高以及有毒有害阴离子如氯离子含量过高等。如在换热器使用过程中，水质无法达到设备使用标准，就会导致设备电化学腐蚀或化学腐蚀问题。

为降低水质问题对于换热器设备使用的不良影响，应对换热器材质提出一定的要求，具体包括抗离子腐蚀、抗水汽渗透等，同时在高温条件还应保持相对稳定的抗腐蚀性。此外，在设备正式投入使用前，还应对其进行相应的防腐处理，以提高设备的抗腐蚀能力。

（3）换热器设备表面腐蚀磨损问题分析

就换热器设备实际应用而言，在腐蚀介质与设备金属部件外侧表面间有着较大的运动速度。随着设备使用时间不断增加，就会导致设备金属部件外侧出现较严重的腐蚀损坏问题，通常情况下将这种腐蚀问题称为磨损腐蚀，又称磨损。磨损腐蚀问题的根本原因是由于介质流动导致的，但由于介质种类众多，如液体、气体、固体颗粒等，导致其具体问题成因较为复杂。总的来说，磨损腐蚀可以理解为高运动速度状态下的流体对于设备金属表面已存在腐蚀产物的机械冲刷，以及与设备外部裸露金属表面腐蚀反应的共同作用。

实际化工生产过程中，生产工况较为复杂，常涉及一些粘性介质的换热作业。为避免此类粘性介质在设备中发生沉淀结构，在换热操作中就会赋予其一定的速度，通常介质的流速不得低于2m/s。高运动速度状态下，尤其是组成复杂带有气泡或固体颗粒的流体，就会对设备金属表面造成强烈的冲刷，局部区域所承受的压力可达几十兆帕。因此，在换热器实际应用中，通常会在壳程入口处设置相应的防冲板，以避免设备换热管直接与介质接触。但随着时间的推移，防冲板在流体冲击作用下，也会发生损坏。

2 化工换热器设备的腐蚀防治措施分析

（1）阳极牺牲保护措施分析

如碳素钢处于电解质溶液环境下，就会相应形成微电池，碳素钢主要由渗碳体和铁素体构成，其中铁素体的电极电位普遍较低，因此其可以视为微电池的阳极，相应地渗碳体就是微电池的阴极。

换热器产生电化学腐蚀时，阴阳两极间具有的电流，就是腐蚀电流。阳极牺牲保护法就是在需保护的设备金属表面连接一具有更低电位的金属，使被保护金属变为阴极，进而达到防腐保护的目的。碳素钢作为换热器的主要材料，其作为牺牲阳极的情况较为常见，因此需挑选比铁元素电位更低的材料进行保护，综合防腐保护性能、经济性等多方面要求，通常选用锌作为阴极极化材料更加科学、合理。

（2）防腐涂料防腐措施分析

防腐涂层防腐是一种传统的设备防腐措施，在换热器腐蚀防治中有着广泛的应用。CH-784是一种环氧氨基涂料，具有耐腐蚀、耐酸碱、耐溶剂以及耐高温等特点。另外，使用此种涂料获得的漆膜同样具有良好的物理性能，包括表面平滑、硬度大、耐摩擦以及粘附性强等。因此，CH-784漆膜在水中与不易溶解物间的摩擦力相对较小，设备内不易产生沉淀堆积或粘附。

CH-784涂料中的底漆和面漆中具有一定的金属颜料含量，故而其导热性能良好，在实际应用过程中，抗结构、生锈效果良好，且具有提高换热效果和促进水质流速提高的作用。受水质腐蚀影响，许多化工企业在选择换热器设备时，不得不选择铜合金、不锈钢等材质，导致换热器成本居高不下。合理使用防腐涂层，可有效提高换热器设备的抗腐蚀能力，同时大幅度降低设备成本，如选择碳钢材质的换热器，进而提高化工生产的综合效益。

（3）金属或无机涂层保护措施分析

在换热器设备金属表面设置一层金属或无机涂层，也可以达到相应的防腐保护效果，即镀层防腐保护。金属镀层保护具体方法包括电镀、包镀、蒸汽镀等；无机镀层保护具体措施包括渗镀、喷涂以及化学转化等。就金属涂层而言，其变化性相对较强，而无机涂层则较为脆弱。因此，在实际保护过程中，需保障涂层的完全隔离状态，如存在缺陷、孔洞等问题，就会产生电偶效应，加速局部区域的腐蚀速率，导致反向的保护效果。

3 结语

综上所述，换热器作为化工生产的重要基础设备，在化工行业中有着广泛的应用，其设备安全问题直接影响着化工企业安全、稳定的生产状态。因此，相关人员必须提高对于换热器防腐问题的重视，从换热器常见腐蚀问题及成因入手，针对实际问题采取相应的防治措施，以提高设备的抗腐蚀能力，促进化工产业的进一步发展。

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