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化工換熱器的腐蝕問題及防腐措施

文檔作者：胡培遠(yuǎn) 高源文檔來源：陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰?/div>		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月19日
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化工換熱器的腐蝕問題及防腐措施
胡培遠(yuǎn)高源(陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰荆綎|淄博255436)
摘要：隨著工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，化工行業(yè)發(fā)展迅速，
現(xiàn)代化工企業(yè)無論是企業(yè)規(guī)模還是生產(chǎn)能力，均得到了質(zhì)的提
升，對(duì)于化工設(shè)備安全提出了更高的要求。換熱器是一種冷、
熱流體發(fā)生熱能傳遞的設(shè)備，在化工行業(yè)有著極為廣泛的應(yīng)
用。但就化工行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，換熱器腐蝕問題較為嚴(yán)重，
限制了化工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。筆者從換熱器常見腐蝕問題
及成因入手，就相應(yīng)的防腐措施，發(fā)表幾點(diǎn)看法，以供相關(guān)單位
參考。
關(guān)鍵詞：化工；換熱器；腐蝕問題；防腐措施
換熱器是一種常見的熱能交換設(shè)備，在化工行業(yè)中應(yīng)用廣
泛。隨著我國化工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，化工企業(yè)規(guī)模越來越大、裝
置設(shè)備數(shù)量越來越多，對(duì)于設(shè)備安全管理提出了更高的要求。
換熱器設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中，受工作介質(zhì)組成復(fù)雜、工藝條
件較為苛刻等因素影響，設(shè)備腐蝕問題較為普遍，嚴(yán)重影響著
化工行業(yè)的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)。因此，從換熱器設(shè)備常見腐
蝕問題及成因入手，探討相應(yīng)的腐蝕防治措施，具有重要的現(xiàn)
實(shí)意義。
1換熱器腐蝕故障及成因分析
通常情況下，換熱器由管程和殼程兩部分構(gòu)成，冷、熱流體
分別在不同的區(qū)域流通，借助換熱器設(shè)備實(shí)現(xiàn)熱能的交換。換
熱器作為一種重要的基礎(chǔ)設(shè)備，在化工生產(chǎn)裝置中基數(shù)較為龐
大，受化工生產(chǎn)工藝特殊性影響，換熱器內(nèi)部工作介質(zhì)較為復(fù)
雜，且常需在高溫、高壓、腐蝕等極端條件下進(jìn)行工作，容易出
現(xiàn)腐蝕泄漏或沖刷泄露等腐蝕問題。換熱器發(fā)生腐蝕就會(huì)導(dǎo)
致?lián)Q熱效果下降，甚至換熱器失效的問題，從而影響正常的化
工生產(chǎn)狀態(tài)。
(1)換熱器內(nèi)部沉積物造成的電化學(xué)腐蝕
如工作介質(zhì)在換熱器內(nèi)部發(fā)生不均勻流動(dòng)或停止流通，就
可能在換熱管內(nèi)部形成一定的沉積物。這些沉積物的形狀并
不規(guī)則，通常表現(xiàn)為深谷形狀或馬蹄形的凹槽。因其獨(dú)特的形
狀構(gòu)造，在流體流動(dòng)過程中，沉積物也會(huì)隨著流體流通方向，逐
漸趨向金屬表面移動(dòng)。將其與腐蝕的一些基本特性進(jìn)行對(duì)比
可以發(fā)現(xiàn)，沉積物在不均勻、不牢固等特性方面，與腐蝕具有一
定的相似性。同時(shí)，由于換熱管中縫內(nèi)外的實(shí)際含氧量不同，
進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。如反應(yīng)趨向陽極氧化反應(yīng)
進(jìn)行，就會(huì)出現(xiàn)金屬溶解現(xiàn)象；如反應(yīng)趨向陰極還原反應(yīng)進(jìn)行，
就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生堿性溶液或中性溶液。此外，隨著設(shè)備內(nèi)電化學(xué)
反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，腐蝕產(chǎn)物會(huì)不斷積聚增多，進(jìn)一步破壞設(shè)備
內(nèi)原有的化學(xué)平衡，加劇腐蝕反應(yīng)的惡化進(jìn)行。
(2)水質(zhì)問題導(dǎo)致的換熱器腐蝕
水是一種最常見的換熱器工作介質(zhì)，因此，由于水質(zhì)問題
導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕問題，必須引起相關(guān)人員的重視。換熱器設(shè)備
水腐蝕的根本成因，就是水質(zhì)不合格，具體包括水汽滲透、pH值
過低、溶解氧含量過高以及有毒有害陰離子如氯離子含量過高
等。如在換熱器使用過程中，水質(zhì)無法達(dá)到設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)，就
會(huì)導(dǎo)致設(shè)備電化學(xué)腐蝕或化學(xué)腐蝕問題。
為降低水質(zhì)問題對(duì)于換熱器設(shè)備使用的不良影響，應(yīng)對(duì)換
熱器材質(zhì)提出一定的要求，具體包括抗離子腐蝕、抗水汽滲透
等，同時(shí)在高溫條件還應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定的抗腐蝕性。此外，在
設(shè)備正式投入使用前，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的防腐處理，以提高
設(shè)備的抗腐蝕能力。
(3)換熱器設(shè)備表面腐蝕磨損問題分析
就換熱器設(shè)備實(shí)際應(yīng)用而言，在腐蝕介質(zhì)與設(shè)備金屬部件
外側(cè)表面間有著較大的運(yùn)動(dòng)速度。隨著設(shè)備使用時(shí)間不斷增
加，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備金屬部件外側(cè)出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕損壞問題，
通常情況下將這種腐蝕問題稱為磨損腐蝕，又稱磨損。磨損腐
蝕問題的根本原因是由于介質(zhì)流動(dòng)導(dǎo)致的，但由于介質(zhì)種類眾
多，如液體、氣體、固體顆粒等，導(dǎo)致其具體問題成因較為復(fù)
雜?？偟膩碚f，磨損腐蝕可以理解為高運(yùn)動(dòng)速度狀態(tài)下的流體
對(duì)于設(shè)備金屬表面已存在腐蝕產(chǎn)物的機(jī)械沖刷，以及與設(shè)備外
部裸露金屬表面腐蝕反應(yīng)的共同作用。
實(shí)際化工生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工況較為復(fù)雜，常涉及一些粘
性介質(zhì)的換熱作業(yè)。為避免此類粘性介質(zhì)在設(shè)備中發(fā)生沉淀
結(jié)構(gòu)，在換熱操作中就會(huì)賦予其一定的速度，通常介質(zhì)的流速
不得低于2m／s。高運(yùn)動(dòng)速度狀態(tài)下，尤其是組成復(fù)雜帶有氣泡
或固體顆粒的流體，就會(huì)對(duì)設(shè)備金屬表面造成強(qiáng)烈的沖刷，局
部區(qū)域所承受的壓力可達(dá)幾十兆帕。因此，在換熱器實(shí)際應(yīng)用
中，通常會(huì)在殼程入口處設(shè)置相應(yīng)的防沖板，以避免設(shè)備換熱
管直接與介質(zhì)接觸。但隨著時(shí)間的推移，防沖板在流體沖擊作
用下，也會(huì)發(fā)生損壞。
2化工換熱器設(shè)備的腐蝕防治措施分析
(1)陽極犧牲保護(hù)措施分析
如碳素鋼處于電解質(zhì)溶液環(huán)境下，就會(huì)相應(yīng)形成微電池，
碳素鋼主要由滲碳體和鐵素體構(gòu)成，其中鐵素體的電極電位普
遍較低，因此其可以視為微電池的陽極，相應(yīng)地滲碳體就是微
電池的陰極。
換熱器產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，陰陽兩極間具有的電流，就是
腐蝕電流。陽極犧牲保護(hù)法就是在需保護(hù)的設(shè)備金屬表面連
接一具有更低電位的金屬，使被保護(hù)金屬變?yōu)殛帢O，進(jìn)而達(dá)到
防腐保護(hù)的目的。碳素鋼作為換熱器的主要材料，其作為犧牲
陽極的情況較為常見，因此需挑選比鐵元素電位更低的材料進(jìn)
行保護(hù)，綜合防腐保護(hù)性能、經(jīng)濟(jì)性等多方面要求，通常選用鋅
10 I托毒彳鱈2017年03月
萬方數(shù)據(jù)
作為陰極極化材料更加科學(xué)、合理。
(2)防腐涂料防腐措施分析
防腐涂層防腐是一種傳統(tǒng)的設(shè)備防腐措施，在換熱器腐蝕
防治中有著廣泛的應(yīng)用。CH-784是一種環(huán)氧氨基涂料，具有
耐腐蝕、耐酸堿、耐溶劑以及耐高溫等特點(diǎn)。另外，使用此種涂
料獲得的漆膜同樣具有良好的物理性能，包括表面平滑、硬度
大、耐摩擦以及粘附性強(qiáng)等。因此，CH-784漆膜在水中與不易
溶解物間的摩擦力相對(duì)較小，設(shè)備內(nèi)不易產(chǎn)生沉淀堆積或
粘附。
CH一784涂料中的底漆和面漆中具有一定的金屬顏料含
量，故而其導(dǎo)熱性能良好，在實(shí)際應(yīng)用過程中，抗結(jié)構(gòu)、生銹效
果良好，且具有提高換熱效果和促進(jìn)水質(zhì)流速提高的作用。受
水質(zhì)腐蝕影響，許多化工企業(yè)在選擇換熱器設(shè)備時(shí)，不得不選
擇銅合金、不銹鋼等材質(zhì)，導(dǎo)致?lián)Q熱器成本居高不下。合理使
用防腐涂層，可有效提高換熱器設(shè)備的抗腐蝕能力，同時(shí)大幅
度降低設(shè)備成本，如選擇碳鋼材質(zhì)的換熱器，進(jìn)而提高化工生
產(chǎn)的綜合效益。
(3)金屬或無機(jī)涂層保護(hù)措施分析
在換熱器設(shè)備金屬表面設(shè)置一層金屬或無機(jī)涂層，也可以
達(dá)到相應(yīng)的防腐保護(hù)效果，即鍍層防腐保護(hù)。金屬鍍層保護(hù)具
體方法包括電鍍、包鍍、蒸汽鍍等；無機(jī)鍍層保護(hù)具體措施包括
滲鍍、噴涂以及化學(xué)轉(zhuǎn)化等。就金屬涂層而言，其變化性相對(duì)
較強(qiáng)，而無機(jī)涂層則較為脆弱。因此，在實(shí)際保護(hù)過程中，需保
障涂層的完全隔離狀態(tài)，如存在缺陷、孔洞等問題，就會(huì)產(chǎn)生電
偶效應(yīng)，加速局部區(qū)域的腐蝕速率，導(dǎo)致反向的保護(hù)效果。
3結(jié)語
綜上所述，換熱器作為化工生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，在化工
行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，其設(shè)備安全問題直接影響著化工企業(yè)
安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)。因此，相關(guān)人員必須提高對(duì)于換熱器
防腐問題的重視，從換熱器常見腐蝕問題及成因入手，針對(duì)實(shí)
際問題采取相應(yīng)的防治措施，以提高設(shè)備的抗腐蝕能力，促進(jìn)
化工產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
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(上接第9頁)
鍵槽、油孔等位置度。
3。1測量曲軸中心孔位置度
夾具式檢具的定位基準(zhǔn)與機(jī)床保持一致，夾緊方式也基本一
致。使用分中擋塊將曲軸打分中后，夾緊第1和第5主軸頸，然后
頂緊第1連桿頸，建立以曲軸中心線x—Y及P1為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系。
選用球形測頭，將掃描規(guī)插入中心孔，測量四個(gè)位置a、b、
c、d，通過a、cN位置測量得到X方向的偏離值，通過b、d兩位置
測量得到Y(jié)方向的偏離值，然后通過公式計(jì)算出中心孔的位置
度結(jié)果。
尸n ④ ●’
3．2測量螺紋孔位置度
某1．2L系列曲軸加工法蘭端螺紋孔過程中以中心孔和法
蘭端工藝孔為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)檢具定位方式采用一對(duì)圓錐定位銷和
一個(gè)菱錐形定位銷，其中菱錐形定位銷最長對(duì)角邊與另一定位
銷連線成垂直狀態(tài)。
螺紋孔與中心孔不同，孔內(nèi)非光滑面，需要保證測頭每次
與孔接觸的位置均為螺紋的小頸(否則無法準(zhǔn)確判斷出位置
度)。因此不能采用球形測頭，可選用扁平式測頭，測頭可接觸
到螺紋小徑。
3．3測量缸孔位置度
缸體自重較大，夾具受力也較大，定位部分必須結(jié)構(gòu)牢固
且不易變形，一般設(shè)計(jì)為箱體式結(jié)構(gòu)，通過搖桿控制缸體落位，
然后將缸體基準(zhǔn)面推動(dòng)到夾具定位部位并夾緊，實(shí)現(xiàn)工件在夾
具中與機(jī)床中的一致的坐標(biāo)系。
缸孔直徑較大，可以選用傳感器式測頭，減少機(jī)械傳動(dòng)
誤差。
3．4油孔位置度
對(duì)于位置度要求稍低的加工項(xiàng)，可以考慮使用功能類檢
具，測量速度更快且成本較低。曲軸油孔位置度的公差為‘P
0．7ram，可以采用功能性量規(guī)，檢測效率高，操作方便。
4結(jié)語
現(xiàn)在坐標(biāo)測量機(jī)廣泛應(yīng)用，可以測量多種尺寸，如距離、直
徑、圓度、位置度等。三坐標(biāo)測量位置度方法是先掃描基準(zhǔn)位
謾建立坐標(biāo)系，然后掃描需測量位置，計(jì)算出相對(duì)于評(píng)價(jià)基準(zhǔn)
的位置度。夾具式檢具雖不如CMM測量范圍寬廣，但其測量
效果與CMM接近，摘錄了螺紋孔位置度部分測量數(shù)據(jù)比對(duì)如
圖，兩種測量工具的測量結(jié)果趨勢一致，差異均在工藝要求公
差的10％以內(nèi)，
圈2
夾具式檢具作為一種可以快速、準(zhǔn)確測量工件尺寸的工
具，值得我們花費(fèi)精力去研究優(yōu)化，使它作為生產(chǎn)過程控制的
好幫手。
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