换热器腐蚀因素分析及防腐措施研究

换热器腐蚀因素分析及防腐措施研究

刘博

浙江石油化工有限公司 浙江舟山316000

摘要：换热器防腐是目前亟需加强研究与实施的工作，仅凭单一的措施所取得的效果十分有限。因此，在换热器防腐过程中，要注重设备常态化管理及技术优化，由技术人员开展常态化巡查巡检，及时消除潜在的安全运行隐患问题，对出现的问题及时报备和修复。同时，要注重防腐修复处理技术的优化，利用定期排气检查、采样分析等方式，全面收集换热器的腐蚀信息。同时，在今后还需要继续加强对换热器防腐措施的研究，深入了解换热器设备腐蚀发生的具体原因，以此采取针对性措施加强控制，如此方可最大程度地提高设备的使用年限，获得更大的社会效益及经济效益。

关键词：换热器；腐蚀因素；防腐措施

引言

随着工业化发展持续推进，我国各个领域将呈现增长态势，换热器作为重要的生产设备，必须要在运营期间保持良好的性能，以满足复杂的生产需求和生产条件，其中尤其需要关注常见腐蚀问题，并采取行之有效的防控处理措施，缓解换热器在生产环节面临的压力，全面保证其生产效率和管理质量，为我国各个领域的安全、高效发展奠定基础。

1换热器腐蚀的概述

换热器是一种把热流体中携带的热量传导到冷流体，或者把冷流体中携带的热量传导到热流体的设备，也被称作热交换器。管式换热器因为技术发展较为成熟且维修便利，从而在石化、钢铁、纺织、制药等多个行业中得到了广泛的运用。随着换热器在许多行业的大量普及，从而维修的概率也在不断提高，尤其是因为换热介质的物理化学性质不同，使得换热器受损形式也会有所区别。在我国工业高速发展的背景下，腐蚀问题出现得越发频繁。在各个行业与领域中，不论是日常生活还是工农行业的生产作业，凡是用到材料的地方都会出现腐蚀问题，由此可见，腐蚀对于社会发展以及人民的安居乐业造成了较大的影响。而国家科技部门、各大行业与公司也逐渐对此问题投入了高度的关注。因此，加强换热器防腐措施具有非常重要的现实意义。

2换热器腐蚀因素分析

2.1换热器的物理腐蚀

所谓物理腐蚀，实质上是最为普遍的一种腐蚀类型，由于部分企业产品生产依赖各种原料，其本身带有一定的腐蚀属性，加上换热器由金属材质制造，在满足换热器设备刚性及硬件条件时，也会随之埋下运营过程中受腐蚀的风险。具体而言，换热器在企业生产环节需要高负荷运转，尤其是换热器始终处于高温环境运行，加上与各类高温、高速流体之间的摩擦作用，流体中的杂质、颗粒、气体等均会对换热器内壁产生摩擦冲击，即便在内部设置相应的保护层，也会在长期的生产中遭到磨损破坏，腐蚀程度也会承时间的推移而加剧。目前，结合企业生产设备换热器实际使用情况，由于换热器金属部件易产生部分黏性介质，企业在生产中为克服这一问题，在换热器的表面上形成强压，但也会在一定程度上加剧物理腐蚀的风险，因此更需要做好相应的防护处理，以保证换热器安全运行和延长使用寿命。

2.2换热器的电化学腐蚀

电化学腐蚀是换热器常见的腐蚀类型之一，源于换热器在长期运营阶段会出现诸多介质沉淀现象，特别是在换热器的末端部位会在流体流速的影响下，大幅增加管内的沉积物。受流速与沉积物之间的共同影响，导致换热管表面沉积物分布不均，并且导致黏连性减弱而产生间隙或裂缝，也正是由于沉积物的间隙不同，使换热器不同部件之间产生电化学腐蚀现象，主要包括面积还原腐蚀、阳极金属腐蚀等。其中，在阳极金属腐蚀现象中主要表现为阳极金属产生溶解，并引发与周边金属的连锁反应，而阴极金属则会表现出还原反应，由此生产中性溶液或者碱性溶液，在循环反应中加剧换热器的腐蚀程度。

3换热器防腐措施

3.1渗锌涂层

渗锌是钢材防腐处理中最常用、经济效益最高的一种方式，是一种在锌的熔点以下让活性锌原子渗透到工件表层的化学热处理防腐。渗锌工艺在20世纪中后期受到一些欧美发达国家的重视，后续便逐渐在工业行业中推广应用。渗锌法又可分为粉末法与气相法两类。渗锌法具有较多优点：对于温度要求不高，只需控制在400～500℃，所以换热器不易出现变形；既可以提升金属材料在大气、水、H2S与部分有机介质内的抗腐蚀性能，同时还能够让制件表层具有强于电镀锌、热镀锌的硬度与耐磨损能力；渗层较为均匀，当对形状较为复杂的部件进行处理时，渗锌层有着十分明显的优势，不管是螺纹、内壁还是凹槽等位置，都可以将渗层厚度控制得十分均匀；渗锌层和基体属于冶金结合，较难出现剥落。并且，渗锌层和铁的电位差，相较锌与铁之间更低，作为一种阳极性保护层，其所具有的保护作用十分突出。通常认为，渗锌层厚度越大则耐腐蚀性能越高。当前，渗锌产品正逐渐走入大众的视野，既在五金制品中有所应用，并慢慢普及到石化、机械、水利、矿业等许多领域。相较渗铝法而言，使用粉磨包埋法来对换热器设备实行渗锌处理，无须担心管束和管板连接部位的处理不当。渗锌土层属于阳极涂层，即便土层存在轻微的破损时，作为牺牲阳极也能对钢材发挥保护作用。而且，渗锌法相较渗铝法而言，用于换热器设备的防腐蚀处理更为优秀。所以，需要加大力度研发渗铝与渗锌技术，以更有效地延长换热器的使用寿命。

3.2及时开展清洗及保养工作

任何设备的运转均不是一劳永逸的，而是需要经过科学合理的维护保养，才能够最大限度保持良好的运行状态。尤其是在企业产品的生产环节，由于各类腐蚀性物质对设备的影响，更需要及时开展清洗及保养工作，以便排除引发腐蚀的隐患和条件，减少设备产生腐蚀问题的概率。通常而言，换热器的清洗可以选择化学清洗和机构清洗两类，化学清洗即针对换热器具体的情况，选择海绵球清洗、栲胶与碱剂清洗、盐酸清洗等方式，对设备实施机械高压射流清洗，使设备内部残留的化学杂质被及时排出，重新提升换热器的运行效能。另外，机械清洗通常适用于化学清洗之后，可以大幅降低对设备的磨损率，并且具备低成本、高效率的优势。需要注意的是，针对换热器所进行的机械清洗，需要根据实际的情况及条件组织，如对换热器碳钢或者不锈钢材质清洗时，应将水压控制在50-70MPa，防止因水压过高而导致设备损坏。另外，对于已经产生腐蚀的换热器设备，机械清洗是无法达到预期清洗效果的，因此还需要配合海绵球进行清洗，以达到最佳的除垢防腐效果。

结束语

换热器在长时间使用后会发生腐蚀、结垢等现象，不仅会导致其传热性能下降，而且还可能导致机组全面瘫痪，使得能耗的大幅提高，并且会因为替换设备而产生较大的经济损失。其中，腐蚀带来的影响最严重，换热器的损坏大约90%都是因为腐蚀引起的，并且，腐蚀问题属于换热器中十分常见的一种问题，所以，若是可以将腐蚀问题处理好，就等同于从源头上规避了换热器的损坏。同时，完善换热器运维档案及详实记录设备运行数据，可采用现代远程实时监测技术，对设备的运行过程实施实时监测，一旦出现异常数据或者周期性数据变化，可以重点对设备腐蚀情况进行排查，并及时落实好处理工作。

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