化工换热器的腐蚀问题与防腐措施

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。

结语

综上所述，换热器作为化工厂常见的生产设备，针对其腐蚀问题，必须要明确常见的腐蚀机理，并积极采用防腐技术保护金属构件，采用安全、有效、可行的防腐措施，定期对换热器设备进行维护，这样才能够保证换热器的运行效率和安全。