管壳式换热器腐蚀与防腐关键技术研究

贾南

摘 要：管壳类换热器在石油化工领域、制药领域中有着十分广泛的应用。但是从实际应用情况来看，管壳类换热器在使用的过程中不可避免的出现了腐蚀问题。为此，文章在阐述管壳类换热器腐蚀类型和原有的基础上，结合实际就管壳类换热器的防腐蚀关键技术应用问题进行探究。

关键词：管壳类换热器；腐蚀；防腐蚀技术

管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。从应用实际情况来看，这种换热器结构较简单，操作可靠，可以被作为各类结构材料的制造使用，且在制作完成之后能够在高温高压的环境下使用。但是再使用的过程中管壳式的换热器还会出现腐蚀问题，严重威胁了管壳式换热器的正常使用。为此，文章结合实际就管壳式换热器的防腐蚀技术应用问题进行探究。

一、管壳式换热器腐蚀成因

（一）设计原因

在查找相关资料之后发现，管壳式换热器在进行换热操作的时候，冷热两流体的流道选择需要遵循以下几个方面的原则：第一，对于不干净或者容易出现污垢的管程，需要及时清理管内。第二，腐蚀性流体需要走管程，从而避免管束和壳体同时受腐蚀现象的出现。第三，高压流体或者容易聚合的流体需要走管程，且不管是怎样的污垢特点都需要被放置在管侧。

（二）水质原因

采暖系统所使用的循环水往往是除氧之后的中性水，在这样的环境中，02是对换热器腐蚀最为严重的杂质。在不含有氧气的中性水中，系统就金属表面铁原子在失去电子之后会变成二价离子。在水中氧气存在的时候，Fe（OH）2会进一步氧化成不溶于水的氢氧化铁沉淀，在沉淀的作用下阳极周围的铁离子会转入到水溶液中，加速了管壳式换热器的腐蚀。

（三）温差应力原因

换热管和管板连接部位、管子和折流板的交接位置往往是热应力比较集中的区域，在热应力集中的情况下胀管部位往往会出现裂纹。在管子和管板出现裂缝的时候也会伴随出现铵离子聚集浓度差，由此容易在管壁和折流板的位置上出现应力腐蚀。

（四）振动原因

在管壳换热器中由于设置了折流板，在管壳操作的过程中流体往往是横向操作的。伴随设备大型化和壳程流动速度的加快，横向流诱发的换热管振动事件逐渐增多，突出表现为管子和周围临近管子或者折流板空内壁发生撞击，导致管子受到磨损。

（五）管理原因

在采暖系统稳定运行的过程中，相关人员往往没有制定相应的加药制度，由此使得循环水的腐蚀、污垢累积、微生物和藻类的生长始终处于一种失控的状态，导致汽水换热器和其他换热设备使用腐蚀现象严重。另外，采暖系统停止运行的初期如果没有及时对换热器进行保养维护，那么就会使得换热器长期处于一种封闭的环境中，在大量空气进入之后往往就会为系统腐蚀创设条件。

二、管壳式换热器腐蚀控制策略

（一）管壳式换熱器操作控制的控制

换热器在开车的时候首先需要应用喷管来将容器内的气体和冷凝水完全排出，之后将冷流体充满容器，关闭入口，缓慢的注入热流体。在这个操作的时候需要注意液体的加热升温速度在至少在每秒0.06摄氏度，并在操作的时候尽可能使得长度方向的温度梯度控制在每米30.4摄氏度，通过这类操作使得流体导入所形成的管子和壳体之间的热膨胀差控制在最小的范围内。在停车的时候，需要将热流体的流动速度逐渐减少到零，之后快速停止冷流体流动，从而使得热流体在冷却过程中的不等量收缩达到最小。在停机之后，需要应用干燥的压缩空气将换热器中的流体排放出来，从而在开停车操作的时候将拉应力降低到最低，避免出现应力腐蚀现象的发生。

（二）维修工艺的管控

在试压操作中如果发现接头泄露的问题，需要相关人员加强对接头胀管修复的重视。接头在发生胀管的时候可以对周围的管子进行再次胀管处理，从而避免出现缝隙。管子在发生泄露的时候，相应使用的堵管方法也需要慎重，在可以更换管子的时候尽量换管，从而避免较大的温差应力以及温度应力伴随出现的腐蚀。在保温层破损之后需要尽早应用防止水分的施工方法修复。在应用化学清洗换热器污垢的时候需要在清洗之后将残留液排出，从而避免出现残留液腐蚀换热器的情况。

（三）水处理工艺控制

在循环冷却淡水中可以通过添加缓蚀剂的方式来降低腐蚀，在这个操作的过程中可以将阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂配合使用，由此组成水质稳定剂。铬酸根离子是一种阳极抑制剂，阳极抑制剂和阴极抑制剂的结合能够达到理想的防腐蚀效果。另外，水处理工艺技术还包含软化、除氧、除铵、除磷酸盐等技术，通过这些技术的应用有效控制水中的酸碱值和氧气含量，避免出现腐蚀的现象。

（四）电化学保护

电化学保护具体包含阳极保护和阴极保护两种，其中，阳极保护一般适合用在换热器工艺物料的一侧，在使用的过程中阳极保护在外加电流的作用下会使得金属电位朝着正方向移动，从而使得金属钝化之后进入到钝化区，从而降低腐蚀速度。阴极保护则是能够和保护性的涂层配合使用，比如在淡水冷却器使用富锌涂料之后，能够和阳极保护联合使用，由此简化辅助阳极的安排，降低所需要的电流，取得了良好的应用效果。

（五）设计、制造以及安装工艺

在设计的时候需要将蒸汽放在管程侧，并在使用的过程中避免高速气体流经壳程。考虑到蒸汽冷凝液的溶解物质包含氧气和二氧化碳，两种气体的使用具有较强的腐蚀性。为此，在安装制造的时候管排需要略微的发生倾斜，从而确保冷凝液能够及时排出。

结束语

综上所述，管壳式换热器是当前化工行业生产发展应用比较广泛的一种换热器，具体由壳体、管板、折流挡板等零部件共同组成。管壳式换热器在加热操作的时候，壳体一般会经由封头的连结管进入，之后在管内流动一段时间之后从封头的另外一端出口管流出，这一流程被称作是管程。另外一种流体会从接管进入，从壳体的另外一个接管中流出，被称作是壳程。在管壳式换热器的大规模使用下，受其构造、材质、冷却水性质等因素的影响，在使用过程中容易出现各种形式的泄露问题，严重危害了化工企业的安全生产。为此，在对管壳式换热器使用的过程中需要相关人员充分利用最新技术形式来完成防腐蚀工作。

参考文献

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[3]张芙源.浅谈管壳式换热器的常见故障及防护措施[J].工程技术：全文版，2016（7）：00208-00208.

（作者单位：抚顺石化石油二厂烷基化车间）