化工生产设备换热器的防腐蚀方法探究范文

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摘要：换热器是制药、能源、化工以及石油等行业的常用设备。据资料统计,当前国内在换热器方面的投资比例多达百分之三十,诸如炼油厂海水淡化装置都有换热器的使用,从中不难看出换热器的实际地位。为提高换热器性能与使用效果,必须将研究的重心放在技术领域、产品开发、换热器理论三个层次,避免换热器的应用过程中出现各种对其影响不利的问题,尤其是腐蚀问题。文章以换热器防腐问题为对象,分析防腐的有效方式。

关键词：化工设备;换热器;常见腐蚀;防腐工作

0前言

伴随着国内科技水平的提高,人们对换热器的性能予以了越来越高的要求。不容忽视的是,因换热器作业环境险恶,所以换热器本身的腐蚀性问题比较突出。常见换热器问题包含三方面原因。第一层面电化学腐蚀,第二层面水质腐蚀,第三层面应力腐蚀包括热应力与负荷应力两种。由于众多行业都会涉及到换热器的应用,不同行业的生产使用环境各有不同。所以换热器的防腐工作有必要结合生产条件和实际情况进行调整,制定科学的解决措施,保障换热器能够正常运行。

1换热器种类与防腐问题

1.1换热器种类

所谓的换热器也叫热交换器,这是一种可以实现热冷流体能量互相传输的化工设备,简单来说就是将能量通过或热或冷的流体导入该设备,随后降低或是升高导出能量设备的热情况。从热量传递角度来看,换热器有混合式、间壁式、蓄热式等方式。而从冷热流体的角度来看,换热器有混流式、逆流式、顺溜式、错流式等多种。该设备能够让生产工况趋于稳定,传热面的热流与温度并不会再时间的迁移下发生过多变化。而原本不稳定的工况却会在换热器的作用下出现变化[1]。以材料角度划分,换热器有玻璃、金属、陶瓷等多种。而以换热器的用途来看又出现了加热器、蒸发器以及冷却器等多种形式。正如其字面意思一样,换热器能够实现冷热交替、交换,常被应用于热电厂、煤化工、盐化工、石油化工等领域。换热器有着较大的消耗量和使用量[2]。换热器的防腐工作是必须予以高度关注的问题。换热器所接触的物质成分相对来说非常复杂,生产过程中换热器需要承受非常高的温度、压力以及腐蚀性材质。这些问题会引发换热器腐蚀泄露情况发生。

1.2换热器腐蚀问题带来的影响

结合近些年获得的淘汰换热器实际情况来看,化工换热器腐蚀原因主要来自于金属介质与构建表面运动速度,假设速度过快就会引起构建部分腐蚀。比如含有颗粒气体以及液体在告诉冲刷下就会形成10MPa压力,导致换热器表面金属遭到腐蚀、剥蚀。另外振动同样会磨损折流板管孔,一般情况下该问题会以马蹄凹槽以及深谷形状出现。水作为常见热交换介质,其本身也有一定腐蚀性因素[3]。这是因为水汽以及水中的溶解氧都会腐蚀换热器。也就是说空气不仅会影响水循环,同时还会腐蚀换热器。以沉积物与材质的角度来看,常见换热器使用了碳钢、石墨、玻璃、不锈钢、铜等材料。其中锰硅磷等元素都会引发生锈问题,进而导致换热器遭到严重腐蚀。另外如果介质不均匀流动出现滞留情况,就会出现沉积物。不连续、不牢固、不均匀的问题会引发裂缝情况的发生。不同的缝内外氧也会引发电化学腐蚀,比如还原为酸溶液、阴极还原等等。

2换热器失效的原因

2.1表面腐蚀

因金属构件与腐蚀介质表面有着较大的相对运动速度,所以构件表面往往会出现比较严重的腐蚀问题。这类问题就是人们常说的磨损腐蚀。引起这类问题发生的原因为各种流动介质,包括含有气泡与颗粒的气体、液体等。该问题是高速流体带给金属已生成腐蚀机械冲刷以及新裸露金属腐蚀作用综合。石油化工生产介质大多具有粘连性,因此为了避免出现介质沉淀与结垢现象影响生产质量与效率,通常都会对介质予以一定流速要求,该要求通常为2米每秒。所谓的高速流体是含有气泡与颗粒的各种流体,这种流体会导致金属表面瞬间出现数十兆帕压力,该压力会导致与引发金属表面疲劳。虽然很多设计师为防止流体流入壳体避免出现管子受到冲刷与冲击都会在壳体进口管束安装防冲板,可是在高速流体的冲刷下,即便是防冲板本身也会出现损坏问题。此外在微振动、振动的作用下,折流板管孔也会出现磨损问题。其通常表现为出现深谷、凹槽,以流体流动方向进入金属表面。

2.2沉积物电化学腐蚀

在介质陷入滞留或是流动不均的情况时,换热管表面会生成大量沉积物。因沉积物本身的特性是不均匀、不牢固、不连续的,所以一些部位会就此出现间隙与裂缝问题。缝内本身的外氧差异会进一步加剧电化学腐蚀问题,具体包括金属溶解,阳极氧化反应;还原为中性与碱性溶液,阴极还原反应;还原为酸溶液,阴极还原反应。在腐蚀作用下不均匀的缝内外电化学进一步加剧了腐蚀严重程度。

2.3水侧腐蚀

由于换热器需要应用水来作为热交换介质,所以水腐蚀也是比较常见的问题。水腐蚀是由其本身内部的溶解氧、水汽渗透、pH值降低所引起的,当然水中阴离子包括S2-,Cl-等也是水侵蚀的重要原因,这些原因会引发电化学腐蚀以及化学腐蚀。所以必须予以换热管表面工作一定的要求,即换热管的防腐表面必须加大硬度,具备耐温变性、导热性、附着力。此外还要具备出众的抗离子侵蚀、抗水汽渗透等能力。

3预防换热器腐蚀的具体措施

3.1涂抹防腐涂料

这种方式是最简单的方式,通过涂抹防腐涂料,用镀层的方式防止带有腐蚀特性的介质接触金属表面。使用该方法只需在表面涂抹保护层就可以提高换热器抗腐蚀性能力。一般来说目前常用的包括各种高分子有机混合物溶液,当然如今人们已经渐渐开始更换防腐涂料。采用防油、重防腐以及防溶剂涂料、高温涂料进行处理。当然不同渗铝、生产镀锌厂家本身的生产质量有好有坏导致换热器本身的性能参差不齐。为解决这一情况就必须重视产品质量控制,选择性能出众的防腐材料,保障防腐有效性,减少换热器腐蚀性情况发生。常用方法包括包镀、热浸、电镀、火焰喷涂、蒸汽镀等,这些方法是常用的金属涂层施工,而无机涂层方法则包括喷涂、渗镀、化学转化等方法。

3.2定期养护与维修

只有早期防护并不能彻底满足化工散热器腐蚀性需要,时间带来的设备老化以及防腐层脱落都会引起设备的进一步腐蚀。所以必须制定定期维修计划,即便设备没有出现问题也要进行认真的检修、维护工作。结合环境情况采用化学清洗、反清洗。定期清洗等方式,避免因微生物的繁殖以及各种生产油污引发设备腐蚀。该问题可以有效避免换热器在长时间的使用过程中,受到如介质流动过快、温度过高等问题引发的机器腐蚀,保障机器正常运转。

4结语

因换热器在各行各业的应用非常广泛,不同条件下会出现不同的腐蚀性原因。所以在应用换热器之前必须结合行业特征、行业情况分析腐蚀情况,结合其出现原理、出现原因制定技术对策。找出有效、可行、安全的防腐措施,建立维修服务渠道,通过涂抹防腐涂料的方式,提高换热器防腐能力,保障换热器防腐性能和正常使用。

参考文献:

[1]陈鹏程.化工设备换热器的常见腐蚀与防腐[J].当代化工研究,2017,(11):86-87.

[2]梁爽,梁国钦.化工设备换热器的常见腐蚀与防腐[J].石化技术,2017,24(11):25.

[3]陈洲鹏,徐慧.化工设备换热器的常见腐蚀与防腐[J].化工管理,2016,(30):187.

作者:李跃春 单位:云南磷化集团海口磷业有限公司