化工换热器的常见腐蚀现象及防腐措施

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摘 要：如何采取合理的措施来减缓甚至消除金属设备的腐蚀是一个永恒的科研课题。换热器的腐蚀问题一直是石化企业面临的棘手问题，探究腐蚀机理以及提出切实可行的防腐蚀办法一直是值得研究的课题。本文介绍了化工换热器的常见腐蚀现象，并提出了针对性强的防腐措施，同时，也为国内外石化行业参考借鉴。
关键词： 换热器；腐蚀；防腐
1 概述
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体或将冷流体的热量传递给热流体的的设备，又称热交换器。管式换热器由于技术成熟、维修方便，因而在石油化工、钢铁、纺织、化纤、制药等各行各业中应用十分广泛。换热器由于在各行各业应用的普及性，因而出现维修的概率也越来越广泛，特别是由于换热介质的物理、化学不同，导致换热器的损坏形式也不同，而据全世界的报导所知，换热器的损坏90%是由于腐蚀而引起的，因此换热器的腐蚀问题一直是石化企业面临的棘手问题。
随着工业的迅速发展，腐蚀问题越来越严重，在各个领域，包括炼油厂化工厂等企业均见报道。从日常生活到工农业生产，凡是使用材料的地方都存在腐蚀问题，对国计民生的危害十分严重，据不完全统计，全世界每年因腐蚀报废和损耗的钢铁约为2亿多吨，约占当年钢产量的10%-20%，目前我国的钢铁产量己高达数亿吨，但其中却有30%由于腐蚀而白白损失掉了。据此测算，我国每年因钢铁腐蚀损失约有2700多亿元人民币，远远大于自然灾害和各类事故损失的总和。国家科技部门、各工厂对这个问题也越来越重视。对于化工企业，腐蚀造成的危害更大，不仅在于金属资源受到损失，还在于正常的生产受到影响，因腐蚀造成的设备事故对于职工人身安全也会带来严重的威胁。由于腐蚀问题越来越受到重视，因此对于腐蚀的研究也越来越多。
2 化工换热器的常见腐蚀现象
引起换热器腐蚀的原因是多方面的，主要有换热器表面的腐蚀磨损、沉积物引起的电化学腐蚀、换热管水侧的腐蚀等，下面就几个主要方面加以说明。
2.1 换热器表面的腐蚀磨损
磨损腐蚀是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和新裸露金属表面的腐蚀作用的综合。
2.2 沉积物引起的电化学腐蚀
当介质流动不均或滞留时很容易在换热管表面形成沉积物，由于沉积物是不连续不牢固且不均匀的，在某些部位形成了裂缝和间隙，由于缝内外氧的差异而形成了电化学腐蚀。
2.3 换热管水侧的腐蚀
由于换热器常用水做为热交换介质，因此水的腐蚀不容忽视。水的腐蚀主要是由于水中pH值降低、水汽渗透、溶解氧的存在以及水中有害的阴离子侵蚀而引起的化学或电化学腐蚀。
3 化工换热器的防腐措施
由于腐蚀问题越来越引起人们的重视，领域内有越来越多的学者、专家对腐蚀问题进行深入研究，也得到了很多针对不同情况下的防腐蚀技术、方法，国内外目前主要采用的是以下几种措施：（1）牺牲阳极保护法；（2）使用换热器防腐涂料；（3）添加缓蚀剂；（4）提高循环水的pH；（5） 强化工艺防腐管理。
3.1 牺牲阳极保护法
发生电化学腐蚀时，阴阳极之间产生腐蚀电流。采用电极电位比被防腐体低的金属并与被防腐体接触，利用低电位金属的腐蚀电流作为高电位被防腐体的防腐蚀电流， 这种防腐蚀方法称为牺牲阳极保护法。牺牲阳极材料一般选择碳素钢，碳素钢的基本金相组织是铁素体（Fe），若选择铝作为阳极，容易形成氧化膜，反而不产生腐蚀电流。其他材料则比较昂贵，所以选择锌作为牺牲阳极比较合适。
3.2 使用换热器防腐涂料
一层相当薄的金属涂层和无机涂层能够在金属和环境之间提供有效的屏障，这就是这类涂层的主要作用。金属涂层的施工方法有：电镀、火焰喷涂、包镀、热浸和蒸汽镀。无机涂层的施工方法有：喷涂、渗镀、或化学转化。喷涂后通常在高温烘烤。金属涂层往往显现出一些可变形性，而无机涂层则很脆，两种涂层都必须具有完全隔离的作用，如果存在微孔或其他缺陷，则由于电偶效应将引起金属局部腐蚀的加速。防腐涂料系环氧氨基涂料，其特点：耐腐蚀性能好，耐大多数酸碱、耐水、耐溶剂，耐温可达200℃；漆膜物理机械性能好，硬度大，表面光滑，附着力强，抗冲击，抗摩擦。CH-784防腐涂料底漆面漆含有金属颜料，不生锈不结垢，增加水的流速，提高换热效果。
3.3 添加缓蚀剂
这是一种行之有效的方法，只要缓蚀剂选用得当，一般都能把腐蚀率控制在允许的范围内，并且还能与阻垢结合起来选用药剂，既达到缓蚀的目的，又达到阻垢的目的。常见的缓蚀剂有：聚磷酸盐、有机多元膦酸、磷酸盐、水玻璃等。
3.4 提高循环水的pH
提高循环水中的pH浓度，可以抑制阴极溶解氧的反应过程。从而使金属腐蚀速率大大降低。但pH值不可无限制地提高，因为碱性太强时，某些两性金属能与碱反应生成盐，特别是采暖系统，由于温度较高，当pH很高时，除了锌、铝等两性金属，铁也能溶解生成铁酸盐。
3.5 强化工艺防腐管理
工艺防腐中应用较为成功的是常压系统的“一脱三注”，它对延缓换热器等设备的腐蚀起到了非常积极的作用。实际上，对原油进行预处理，将原油中的腐蚀杂质尽量脱除，可避免或减轻换热器等设备腐蚀的发生。
4 加强对换热设备的维护管理
使换热器运行在合理的工况下，避免因偏离设计工况过大而造成逐步温度或流速过高使腐蚀加剧。同时，为避免换热器中因污垢或淤泥堵塞或微生物繁殖而引起腐蚀，应根据换热器的工作条件进行反冲洗或化学清洗或机械清洗。
5 结论
换热器的防腐蚀是一个任重而道远的过程，靠单一方法效果有限，上述措施只能较大程度的减缓腐蚀速度，但离从根本上彻底解决腐蚀的问题还远远不够，笔者认为必须加强设备管理，采取综合措施，且针对性治理，才能最大限度的延长换热设备的使用寿命，取得很好的社会效益和经济效益。
参考文献
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作者简介：
孙娜，女，1987年3月出生，助理工程师，现于辽宁方大工程设计有限公司在职。设备室，化工设备设计人员。
张杨，方大锦化化工科技股份有限公司环氧丙烷厂石灰压滤车间。