換熱器的腐蝕與防護措施
2021-01-04 05:07:45
hualin
換熱器(qi)(qi)（heat exchanger）是將熱流體的部(bu)分熱量傳遞給冷(leng)流體的設備，又稱(cheng)熱交(jiao)換器(qi)(qi)。換熱器(qi)(qi)在(zai)化(hua)工、石油、動(dong)力、食品及(ji)其(qi)它許多工業生(sheng)(sheng)產中(zhong)(zhong)占有重要地位，其(qi)在(zai)化(hua)工生(sheng)(sheng)產中(zhong)(zhong)可作為加熱器(qi)(qi)、冷(leng)卻(que)器(qi)(qi)、冷(leng)凝器(qi)(qi)、蒸發器(qi)(qi)和再沸(fei)器(qi)(qi)等，應用廣泛。
腐(fu)蝕特征
換熱器(qi)的主要腐蝕部(bu)位(wei)是管子(zi)、管子(zi)與(yu)管板連接處及(ji)殼體。
01管子的腐蝕(shi)
管子的腐蝕有全面腐蝕與局(ju)部腐蝕兩種。全面腐蝕減薄(bo)時，壽命(ming)可以預測，局(ju)部腐蝕減薄(bo)如下圖所示(shi)：
離管子(zi)入(ru)口端40~50mm處的管端腐蝕(shi)是最容易(yi)發生(sheng)的，這(zhe)與入(ru)口介質的渦流(liu)磨損與腐蝕(shi)共存有關，管子(zi)內側有殘留物堆積或粘(zhan)著也易(yi)產(chan)生(sheng)點腐蝕(shi)。
02管(guan)子與管(guan)板連(lian)接處的腐蝕(shi)
腐蝕(shi)主要分布在(zai)管(guan)(guan)板邊、管(guan)(guan)板孔(kong)與管(guan)(guan)子(zi)之間的縫隙區，對(dui)單純的強度脹接，會產生應力腐蝕(shi)裂紋。
03殼體的腐蝕
殼體(ti)及其附件完全是(shi)焊接結構(gou)，因此焊縫及熱(re)影(ying)響區易(yi)發生腐蝕、裂紋(wen)，特別是(shi)處理腐蝕性介質(zhi)時(shi)，由于焊接質(zhi)量不好更容易(yi)發生。
當(dang)殼(ke)體材(cai)質(zhi)與折流板材(cai)質(zhi)的(de)電(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)位(wei)不同，折流板材(cai)質(zhi)的(de)電(dian)(dian)位(wei)高(gao)于(yu)殼(ke)體，且殼(ke)側(ce)介質(zhi)為(wei)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)時，殼(ke)體內側(ce)因此受電(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕，尤其(qi)當(dang)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)是含離子化(hua)合物(wu)的(de)水時腐蝕更劇烈。這種(zhong)腐蝕易發生(sheng)在臥(wo)式換(huan)熱器的(de)下(xia)部，如(ru)下(xia)圖所示：
防止此類腐蝕的(de)方法：
（1） 殼程為電解質時，應避(bi)免選用不同電解電位材(cai)質的折流(liu)板；
（2） 在已制(zhi)成的(de)換(huan)熱器(qi)中有折(zhe)流(liu)板對殼(ke)體(ti)的(de)電(dian)化學腐蝕，要(yao)做到(dao)定期檢查，折(zhe)流(liu)板部分的(de)殼(ke)體(ti)要(yao)重點檢查；
（3） 對已造成的殼(ke)體(ti)減(jian)(jian)薄，檢修時對減(jian)(jian)薄部分堆(dui)焊；
（4） 殼體(ti)外側進行(xing)補(bu)強；
（5） 對必須采用高電位折流(liu)板的殼體內(nei)側應作貼襯處理。
防腐蝕措施
防止換(huan)熱器腐蝕的最根(gen)本的方法是采(cai)用能耐介(jie)質(zhi)腐蝕的金(jin)屬(shu)和非金(jin)屬(shu)材(cai)料，或采(cai)取有效的防腐蝕措施。
01金(jin)屬隔離(li)層
在換(huan)熱器與腐(fu)蝕介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)接觸(chu)的(de)表面，通過一定的(de)方(fang)法覆蓋上一層(ceng)耐腐(fu)蝕性(xing)較強的(de)金屬(shu)(shu)或(huo)合(he)金，隔絕腐(fu)蝕介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)與換(huan)熱器的(de)表面接觸(chu)，常用的(de)方(fang)法有襯里、金屬(shu)(shu)堆焊、復合(he)板、復合(he)管和金屬(shu)(shu)噴(pen)涂、滲(shen)金屬(shu)(shu)等。
02涂料保護
在換熱器與腐蝕(shi)介質接(jie)觸的(de)表(biao)面，通過(guo)一(yi)(yi)定(ding)的(de)涂(tu)覆方法，覆蓋上一(yi)(yi)層(ceng)耐腐蝕(shi)的(de)涂(tu)料保(bao)護(hu)層(ceng)，以避免(mian)與腐蝕(shi)介質直(zhi)接(jie)接(jie)觸，這是一(yi)(yi)種(zhong)最經濟有效的(de)方法。
對防(fang)腐涂料的要(yao)求有以下三點：
（1） 涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)要有較好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性。涂(tu)(tu)(tu)料所形(xing)成的(de)(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)，在接(jie)觸(chu)各種(zhong)酸、堿(jian)、鹽、工(gong)業污(wu)水和污(wu)染大氣(qi)等腐蝕(shi)(shi)介(jie)質時，應(ying)比(bi)較穩定，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(ceng)既不能被腐蝕(shi)(shi)所溶解、溶脹或分解，也不能與介(jie)質起化學反應(ying)生成新的(de)(de)(de)有害物質。
（2） 涂(tu)層要(yao)有較(jiao)好的(de)(de)防滲(shen)性，涂(tu)層在接觸滲(shen)透(tou)性較(jiao)大的(de)(de)液體(ti)和氣體(ti)介質時，能(neng)較(jiao)好地阻止(zhi)滲(shen)透(tou)；涂(tu)層的(de)(de)防滲(shen)性除涂(tu)料本身(shen)的(de)(de)品質外，涂(tu)層的(de)(de)層數和厚(hou)度，也(ye)是達到(dao)較(jiao)好防滲(shen)性必要(yao)條件，必須達到(dao)規定的(de)(de)涂(tu)層和厚(hou)度。
（3） 涂層要(yao)有較好(hao)的附著力和柔(rou)韌性(xing)。不(bu)能因為(wei)換熱(re)器的振動(dong)或輕微(wei)變形就脫(tuo)落，并(bing)要(yao)求涂層有一定的機械強(qiang)度。
（4） 涂層必須在運輸、安裝過程中保護好。
03電(dian)化(hua)學(xue)保護
采用(yong)(yong)陰極保(bao)(bao)(bao)護(hu)和陽(yang)極保(bao)(bao)(bao)護(hu)兩種。陰極保(bao)(bao)(bao)護(hu)是(shi)(shi)利用(yong)(yong)外加直流電源(yuan)，使金(jin)屬表面(mian)變為陰極而達到保(bao)(bao)(bao)護(hu)的(de)目(mu)的(de)。此法(fa)耗電量大，費用(yong)(yong)高，用(yong)(yong)得不多(duo)。陽(yang)極保(bao)(bao)(bao)護(hu)是(shi)(shi)把被保(bao)(bao)(bao)護(hu)的(de)換熱器接(jie)以外加電源(yuan)的(de)陽(yang)極，使金(jin)屬表面(mian)生成鈍化膜，從(cong)而得到保(bao)(bao)(bao)護(hu)。
防止應(ying)力腐(fu)蝕措(cuo)施
換(huan)熱管(guan)(guan)的(de)(de)(de)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)多發生在(zai)管(guan)(guan)和管(guan)(guan)板(ban)焊(han)接(jie)部(bu)位，以(yi)及管(guan)(guan)與折流(liu)(liu)板(ban)交(jiao)界(jie)處。這些部(bu)位都有局部(bu)應力(li)(li)集中(zhong)，在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質狀(zhuang)態條(tiao)件下(xia)，易(yi)產(chan)生應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)，表(biao)現為(wei)(wei)焊(han)接(jie)部(bu)位出現裂(lie)紋；管(guan)(guan)與管(guan)(guan)板(ban)間(jian)的(de)(de)(de)間(jian)隙，易(yi)產(chan)生CI-的(de)(de)(de)聚集及氧的(de)(de)(de)濃(nong)差，從而容易(yi)在(zai)管(guan)(guan)表(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)點坑或縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)，使它(ta)成(cheng)為(wei)(wei)SCC（應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)）的(de)(de)(de)裂(lie)源。管(guan)(guan)子與折流(liu)(liu)板(ban)交(jiao)界(jie)處，往往是(shi)由于管(guan)(guan)子長，折流(liu)(liu)板(ban)多，管(guan)(guan)子稍(shao)有彎(wan)曲，容易(yi)造成(cheng)管(guan)(guan)壁與折流(liu)(liu)板(ban)處產(chan)生局部(bu)應力(li)(li)集中(zhong)，加之間(jian)隙的(de)(de)(de)存在(zai)，故其交(jiao)界(jie)處成(cheng)為(wei)(wei)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)薄(bo)弱環節。對于換(huan)熱器的(de)(de)(de)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)，可采取以(yi)下(xia)方(fang)法(fa)防護：
01消除(chu)CI-濃縮(suo)積(ji)聚(ju)的條件(jian)
對管子與(yu)管板采用新(xin)型(xing)連(lian)接結構——內孔焊接，這(zhe)樣可以從根(gen)本上消(xiao)除管頭的縫隙，杜絕Cl-在這(zhe)里濃縮的可能性。
02脹(zhang)管(guan)段應占全管(guan)板(ban)厚度(du)
目(mu)前(qian)消除管與管板間隙最(zui)簡單實用(yong)的(de)(de)做法(fa)是強度焊加貼(tie)脹，但脹管深(shen)度應(ying)達(da)管板底(di)部，以(yi)消除全部縫(feng)隙。目(mu)前(qian)絕大(da)多數制造廠和(he)檢修單位，采用(yong)的(de)(de)多輥(gun)式擠(ji)壓機械脹管法(fa)，使管子產生(sheng)塑(su)性變形以(yi)及加工(gong)硬化現(xian)象，產生(sheng)很大(da)的(de)(de)殘余應(ying)力(li)(li)。因此(ci)，對(dui)(dui)強應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)介質下的(de)(de)換(huan)熱器，應(ying)對(dui)(dui)管板進行消除應(ying)力(li)(li)熱處(chu)理。而采用(yong)靜壓式液(ye)袋、橡(xiang)膠脹管法(fa)可大(da)大(da)降低管子外表(biao)面的(de)(de)拉(la)伸應(ying)力(li)(li)。