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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?，山東淄博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)問題對于換熱器設(shè)備使用的不良影響，應(yīng)對換
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
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。
參考文獻(xiàn)：
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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)算出相對于評價(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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