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化工换热器的腐蚀问题及防腐措施

发布时间:2017-10-14 11:03:00 点击:
  所谓热?#25442;?#22120;,就是能够把冷、热流体的一些能量彼此之间传输给流体的设备,也叫换热器。换热器一般都在石油化工、煤化工、盐化工以及一些热电厂中使用,且使用量比较大。因为热?#25442;?#22120;所要接触的物质的成分都很复杂,所以在生产?#20445;?#23427;具有一些独特的性质,?#28909;?#32784;高温(近1000 ℃)、耐高压(2500 MPa)、高流速、腐蚀性强等等,所以出现冲刷泄露与腐蚀泄露是比较常见的一种现象。然而各?#20013;问?#30340;泄漏和腐蚀,彼此之间?#21152;?#25110;多或少的关系。泄露不仅对生产的稳定进行不利,还是导致这些设备出现问题的主。泄露中最为普遍的问题就是换热管的表面发生腐蚀,这种现象甚?#37327;?#20197;达到腐蚀泄露90%以上,导致这种现象的原因就是介质的冲刷与介质所含化学物?#26102;?#27492;侵蚀作用。 
  1 致使化工换热器失效的原因 
  1.1 沉积物可以导致电化学腐蚀 
  若换热管中的介质流动不均?#28982;?#32773;是不流动?#20445;?#23601;会在换热管上形成一定量的沉积物。而这些沉积物经常不是以马蹄形的凹槽或者是深谷形状存在的,所以它就会沿着流体的流动?#36739;?#27969;向金属的表面。而腐蚀又具有这样一些特性,即连续不牢固性、不均匀性等,之所以会形成电化学腐蚀,就是因为缝内外氧的含量存在一定的差异。其包括:若是阳极氧化反应,就会导致金属溶解;若是阴极还原反应,就将物质还原成了?#34892;匀?#28082;或者是碱性溶液;与此同?#20445;?#33104;蚀产物也会大量存在,致使缝内外化学成分极度的不均衡,进而会导致更?#29616;?#30340;腐蚀。 
  1.2 换热管水侧的腐蚀 
  因为换热管的?#25442;?#20171;质往往是水,所以水对换热管造成的腐蚀问题绝对不可以不屑。造成水腐蚀的原因就是水?#20852;?#21547;的成分,即pH值过低、水汽渗透、含有一定的溶解氧以及含有的有毒有害阴离子(Cl-,S2-等),进而导致换热管发生化学腐蚀或是电化学腐蚀。所以说,预防换热管腐蚀要满足这样一些条件,即要求防腐表面的粘?#21483;?#22909;,导热性好,能够抵抗温度的变化,硬度也要较高。与此同?#20445;?#20182;们还要具有抵抗化学离子侵蚀、水汽的渗透、阻止产生污垢的能力,这样才能较好的预防换热管的腐蚀。 
  1.3 换热器表面的腐蚀磨损 
  金属部件的外侧和腐蚀介质之间的相对运动速度比较大,这样就会使得部件的外侧部分地方出现比较?#29616;?#30340;腐蚀损坏,把这类腐蚀叫做磨损腐蚀,同时也叫磨损。导致这种腐蚀的原因很多,?#28909;?#21487;以是?#21040;?#36136;的流动,也可以是气体、液体或者是固体颗粒、气泡等等,都是造成此类的腐蚀原因。所谓磨损腐蚀,就是将高速流体对金属表面对已经生成腐蚀产物的机械冲刷作用与?#31456;?#38706;金属表面腐蚀作用的结合。 
  在石油化工生产时经常会长生一些具有粘性的介质。为了使这些介质?#29615;?#29983;沉淀结垢,因此介质的流速必须要大于2 m/s。若流体的流速特别高,尤其是一些含有固体颗粒、气泡的流体,速度过高就导致这些介质冲刷传热面,造成局部表面的压力可以达到几十?#30528;痢?#29978;至更高。在设计的过程中,为了避免流体流入壳体,导致换热管受到直接的冲刷或间接冲刷,就会在壳体进口处的管道口上安装防冲板,然而由于流体或者是固体颗粒冲刷的时间比较长,就会导致防冲板发生损坏现象。此外,振动以及微振动也是导致折流板管?#29366;?#21463;到磨损不可忽略的因素。这些都属于磨损腐蚀的外在?#38382;健?nbsp;
  2 化工换热器的防腐措施 
  2.1 牺牲阳极保护法 
  (1)碳素钢的电化学腐蚀:若碳素钢处于电解质溶液中(例如水)时会会形成微电池。组成碳素钢的基本元素是铁素体(Fe)与渗碳体(Fe,C),又由于铁素体的电极电位相对比?#31995;停?#25925;它能够成为微电池的阳极,而渗碳体自然而然就是阴极。(2)牺牲阳极保护法:在发生电化学腐蚀的过程中,两极之间产生的电流为腐蚀电流。那?#35789;?#20040;才是所谓的牺牲阳极保护法,即在被保护的金属设备上连接一个电位更负(相?#26434;?#34987;保护的金属设备而言)的金属(如刚铁设备上连接的锌等),使被保护的金属设备发生阴极极化。一般情况下,碳素钢作为牺牲阳极材料,因为组成碳素钢的基本元素是铁素体(Fe),同时在相关的表中也可以查到铁是电位极低的标准材料。如果将择铝作为阳极,这样就比较容易产生氧化膜,但是?#25442;?#20135;生腐蚀电流。而其他一些材料的价格?#29615;疲式?#38156;作为阴极极化的材料比较划算。 
  2.2 换热器防腐涂料以及应用 
  (1)CH-784防腐涂料属于环氧氨基涂料,具有这样一些特性:耐腐蚀性能好,耐大部分酸碱,耐水,耐溶?#31890;?#21487;承受的最高温度可达200 ℃;同时这?#21046;?#33180;的物理性能也较好,硬度大,表面较滑,粘?#21483;?#36739;强,耐冲击,耐摩擦。所以,与水中的不易溶解的物质之间的摩擦力小,所沉淀的物质又会被冷却水冲走,?#25442;?#31896;附在管壁上。漆膜的防腐阻垢的作?#29028;?#26126;显,CH-784防腐涂?#31995;?#28422;面漆含有一定的金属颜料,因此导热系数大,漆层的厚度大致在80~250 μm。漆层热阻最大?#25442;?#26377;1.66×104M2h℃/kcal,既不生锈也不结垢,同时还能够增加水的流速,使换热效果提高。因为水质的腐蚀,有很多工厂都开始使用不锈钢、铜合金、钛合金的换热器,但是价格成本较高。在碳钢的表面?#21487;?#38450;腐层,这样成本仅为不锈钢换热器1/4~1/5,为钛换热器的1/11,使用年限可达到10年。(2)若是为了保障金属与环境之间的作用,那么就可以涂一层较薄的金属涂层与无机涂层,这是除了牺牲锌以外的又一种保护方法。在金属的表面涂层(或称镀层)?#20445;?#20855;体方法有:电镀、,火焰喷涂、包镀、热浸以及蒸汽镀。无机涂层具体方法有:喷涂、渗镀、化学转化等等。在喷涂后进场在高温下烘烤。金属涂层的变化性比较强,同时无机涂层也很脆弱,所以这两种涂层都必须有完全隔离的作用,若是出现唯恐或者是其他一些问题,会发生电偶效应,会使金属的局部发生快速腐蚀。   2.3 CH-784防腐涂料以及使用效果 
  (1)CH-784防腐涂料试制的特征:CH-784防腐涂料属于环氧胺基涂料,具有这样一些特性:耐酸碱、耐油、耐水、耐溶剂、耐高温、耐磨损、导热性好,抗冲击强,坚硬光滑,抗水蒸气,附着行好。热固化型可以承受的温度可达到150 ℃~200 ℃,CH-784涂料属于单包装,因此施工简单,加热使其融化,就可以制成淡色漆。CH-784防腐涂料的成分是环氧树脂。通常使用609或者是607环氧树脂,环氧和胺基树脂成分比例最好是7∶3。 
  (2)施工工艺要求:①设备喷砂可以除锈、除油,同时也可露出金属原有颜色。②涂层厚度—— 换热器的屠?#19988;?#36798;到要求,即不仅达到防腐蚀的目,还要满足多热的要求,因此涂层一般为80~250 μm。若漆层太厚,对传热不利,漆膜较脆。③施工方法一般为浸泡?#20132;?#32773;是利用换热器本身作为壳体,涂管内壁时使用泵循环,管外壁一般用浸泡的方式。④涂层?#38382;?底漆与面漆共6层,每一层的厚度大约在25~40 μm。⑤加热方法—— 在涂层表面干后,把它送入烘烤房进行加热固化。温度从80 ℃慢慢升至,然后160 ℃恒温烘烤2 h,最后自然降温。 
  (3)CH-784防腐涂料试制的应用效果:采用CH-784防腐涂料试制工艺防腐方案后取得了较好的防腐效果,如表1所示与以往的腐蚀监测数据对比,Fe离子浓度大为减少。2012年9月19日,通过观测换热器比较干净,能够看到防护涂层本色,没有见到垢及腐蚀产物。 
  3 结语 
  在化工设备的装置中,最常见的腐蚀就是换热器的腐蚀,所以,可以将腐蚀分为这样一些类型:有沉积物导致的电化学腐蚀;有负荷应力、热应力导致的应力腐蚀;有入口流体速度较高导致的磨损腐蚀;也有溶解氧腐蚀以及材质等方面的问题。此外,可以依据换热器的腐蚀形态、?#23548;?#20855;体条件,采取与之相应的防腐措施。 
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