換熱器是化工生產(chǎn)中經(jīng)常使用的設(shè)備，其工作原理是調(diào)節(jié)流體或氣體間的熱能。 在化工行業(yè)中，參與反應(yīng)的多數(shù)是流體物質(zhì)，具有較強(qiáng)的腐蝕性，換熱器受到長(zhǎng)期腐蝕會(huì)降低使用壽命，經(jīng)常接觸還會(huì)導(dǎo)致液體泄漏，出現(xiàn)一定的安全事故 [1] 。 隨著我國(guó)對(duì)化工行業(yè)安全性的高度重視，提升換熱器的防腐性能已經(jīng)成為化工領(lǐng)域研究的重要課題之一。

換熱器在生產(chǎn)中的地位不可替代，由于在連續(xù)生產(chǎn)中受到高溫高壓雙重危害，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)換熱器的損害就越大。 換熱器內(nèi)部的換熱系統(tǒng)可有效調(diào)節(jié)內(nèi)部介質(zhì)溫度，保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 換熱器種類較多，腐蝕原因也各不相同，如長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)、工作強(qiáng)度大、人為損害等都是造成換熱器使用壽命降低的重要因素。

1 、換熱器的概述

換熱器是化工生產(chǎn)中常見的一種化工設(shè)備。 在合成氨的工藝流程中，換熱器的作用主要是調(diào)節(jié)內(nèi)部液體溫度、冷卻高溫介質(zhì)、加熱低溫介質(zhì)。 換熱器不僅可以作為獨(dú)立運(yùn)行的設(shè)備單獨(dú)發(fā)揮調(diào)節(jié)溫度的作用，還可作為系統(tǒng)中的一個(gè)部件，與管道、壓力裝置一起構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng) [2] 。 在生產(chǎn)運(yùn)行的過(guò)程中，頻繁接觸高溫高壓介質(zhì)， 換熱器的內(nèi)部會(huì)受到多種原因的腐蝕，長(zhǎng)期腐蝕會(huì)破壞設(shè)備的保護(hù)層，造成泄漏。 長(zhǎng)時(shí)間泄漏會(huì)影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性，引發(fā)安全事故。

化工設(shè)備中的換熱器可傳導(dǎo)不同流體之間的熱能，確保流體物質(zhì)的溫度滿足生產(chǎn)的要求，因此要提高換熱器的使用壽命。換熱器使用范圍非常廣泛，在化工領(lǐng)域、煤炭領(lǐng)域、熱電廠等處很常見，與工程運(yùn)行中的許多流體物質(zhì)接觸會(huì)直接或間接增加被腐蝕的可能性。 目前，使用率較高的是再生換熱器、壁間換熱器、混合換熱器等。換熱器的腐蝕會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2、 換熱器的腐蝕類型

2.1 物理性腐蝕

換熱器的材質(zhì)種類繁多，最常見的是金屬材質(zhì)，因其性能穩(wěn)定、強(qiáng)度高、硬度大、延展性較強(qiáng)等特點(diǎn)，適合作為換熱器的主要材質(zhì)使用 [3] 。 金屬材質(zhì)的零件在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量摩擦，造成金屬結(jié)構(gòu)表面損傷，表面覆蓋的保護(hù)層被劃破脫落后，金屬內(nèi)部材質(zhì)與流體、空氣等直接接觸，會(huì)造成物理性腐蝕。

換熱器內(nèi)部的物質(zhì)主要是蒸汽和循環(huán)水， 循環(huán)水是高速度的流體， 這種高速度對(duì)金屬表面形成一定的沖擊力，造成一定的腐蝕。蒸汽主要在設(shè)備上方流過(guò)，通過(guò)對(duì)傳熱面板的沖刷，逐步增加壓力，對(duì)設(shè)備內(nèi)部的沖擊力增大， 進(jìn)一步腐蝕設(shè)備內(nèi)部的表面層 [4] 。

2.2 電化學(xué)腐蝕

換熱器在化工工藝流程中，常常接觸到流速不同的液體，日積月累造成一定的沉積物依附于換熱器的內(nèi)部，一些小的沉積物在內(nèi)部管道中跟隨流體一同運(yùn)動(dòng)，接觸換熱器的金屬表面，某些沉積物會(huì)黏附在腐蝕部位的縫隙處，隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，在縫隙部位形成凹陷的小槽。 不同的沉積物種類、裂縫大小和小凹槽出現(xiàn)的部位，都是引起設(shè)備內(nèi)部化學(xué)腐蝕的原因。 陽(yáng)極金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕中最明顯的一種類型。 這種腐蝕可能發(fā)生陰極反應(yīng)，也可能發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)，不論何種反應(yīng)，都會(huì)造成金屬設(shè)備熔解，增加換熱器的腐蝕程度 [5] 。 陽(yáng)極金屬周圍的化學(xué)反應(yīng)會(huì)逐步溶解金屬；陰極金屬可將周圍的物質(zhì)還原成一種堿性溶液?；瘜W(xué)反應(yīng)的發(fā)生存在時(shí)間差異，這種差異會(huì)在一定程度上加劇對(duì)換熱器內(nèi)部的腐蝕，進(jìn)而影響設(shè)備的正常使用。

2.3 水腐蝕

化工生產(chǎn)中，水是設(shè)備內(nèi)部的主要物質(zhì)，但因生產(chǎn)用水雜質(zhì)較多，鈣鎂成分會(huì)破壞換熱器內(nèi)部的表面層，使換熱器的腐蝕概率變大。 在生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)水的氧氣含量較高， pH 值較低，在化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，陰離子侵蝕與水的相互滲透，會(huì)造成換熱器的嚴(yán)重腐蝕。 換熱管道內(nèi)部的蒸汽過(guò)多也會(huì)加重管道內(nèi)部的腐蝕情況，蒸汽化學(xué)反應(yīng)后的生成物與氧氣接觸發(fā)生溶解反應(yīng)，水中的陰離子也參與溶解反應(yīng)，形成水腐蝕現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕也會(huì)加快腐蝕速度。

3、 換熱器腐蝕的預(yù)防措施

3.1 材料選擇

換熱器腐蝕的主要原因是材料的防腐性差，因此，更換防腐材料是解決換熱器遭受腐蝕的主要方法。 在換熱器內(nèi)部涂刷防腐材料，一般以無(wú)機(jī)防腐為主，避免接觸過(guò)多的金屬材料或濃酸、強(qiáng)酸等物質(zhì)。 生產(chǎn)中使用的無(wú)機(jī)涂層比較單薄， 在彎折的部位，涂層的變形概率較大。 當(dāng)出現(xiàn)變形的部位接觸到帶有腐蝕性的介質(zhì)后，會(huì)逐步出現(xiàn)裂痕，裂痕增大的部位會(huì)形成腐蝕區(qū)域。 這種被緩慢腐蝕的過(guò)程會(huì)加重?fù)Q熱器腐蝕程度，縮短換熱器使用壽命。管道外部的防腐涂層通常采用浸泡方式， 外殼借助循環(huán)泵進(jìn)行噴涂，一般是兩次底漆、四次面漆。

噴涂結(jié)束后，要及時(shí)檢查涂層的光滑度、層間縫隙、涂層厚度和均勻度，所有指標(biāo)符合要求后，換熱器才可投入生產(chǎn)。氯乙烯作為使用頻率較高的涂層原料，其作用更加明顯 [6] ，不僅具有防水、防腐的特性，還可對(duì)鹽酸、鹽類水產(chǎn)生一定的抗腐蝕性，抵抗一定濃度的濃硫酸和濃鹽酸等。

3.2 日常維護(hù)方面

定期維修保養(yǎng)、清洗換熱器，可減少化學(xué)沉淀物及微生物對(duì)設(shè)備的侵蝕，提高換熱器使用壽命，保障換熱器在工藝生產(chǎn)中連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。 換熱器的清洗方式尤為關(guān)鍵， 不同的腐蝕類型， 需要不同清洗方式，一般選擇化學(xué)清洗和機(jī)械清洗。換熱器內(nèi)部以化學(xué)清洗為主，多以海綿球、鹽酸為關(guān)鍵藥劑。 機(jī)械清洗主要是降低換熱器磨損程度，其成本低廉，是化工領(lǐng)域的主要防腐保養(yǎng)方法。

換熱器內(nèi)部清洗是一項(xiàng)十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎?清洗前要調(diào)整適當(dāng)?shù)挠盟畨毫Γ?并根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果逐步增加壓力， 避免在清洗過(guò)程中壓力突變損傷換熱器內(nèi)部的表面層，降低機(jī)械清洗的效果 [7] 。 當(dāng)換熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有污垢時(shí)， 可通過(guò)機(jī)械清洗方式對(duì)內(nèi)部的金屬材質(zhì)進(jìn)行射流清洗，壓力一般選擇 50 MPa 。

換熱器在不能使用常規(guī)方法清洗時(shí)， 可采用質(zhì)地柔軟的海綿球?qū)Q熱器內(nèi)部進(jìn)行清洗。 為提高清洗效果，先對(duì)換熱器內(nèi)部的腐蝕原因進(jìn)行分析，根據(jù)不同原因采用合適的材料進(jìn)行清洗。 去除硬度較大的污垢，一般選取砂質(zhì)海綿球，將其移動(dòng)到內(nèi)部后，通過(guò)摩擦使污垢層被一點(diǎn)點(diǎn)除去。 使用堿性溶液清洗的方法時(shí)，需將這兩種化學(xué)試劑放在清洗部位，一般是 1 t 水添加 5 kg 的堿液。 為減少對(duì)換熱器的損害，保證操作過(guò)程的安全，要提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把握試劑用量，這樣也可降低保養(yǎng)成本。 鹽酸清洗有剝離、溶解的作用，可溶解大部分吸附在換熱器內(nèi)部的污垢層， 達(dá)到清洗的目的。 在鹽酸清洗的過(guò)程中，需加入少量的緩沖劑，避免過(guò)量鹽酸對(duì)設(shè)備造成腐蝕 [8] 。

定期保養(yǎng)工作有效降低了設(shè)備被腐蝕的概率，但腐蝕問(wèn)題不可能完全避免，這就要求工作人員一定要做好定期保養(yǎng)工作。

4、 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)換熱器的腐蝕原因進(jìn)行深度分析，總結(jié)了如何通過(guò)材料選擇和日常保養(yǎng)這兩個(gè)方面進(jìn)行防腐。 同時(shí)，做好換熱器防腐工作，也有利于降低換熱器的損壞頻率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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