化工生產(chǎn)設(shè)備換熱器的防腐蝕方法探究范文

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摘要：換熱器是制藥、能源、化工以及石油等行業(yè)的常用設(shè)備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),當(dāng)前國(guó)內(nèi)在換熱器方面的投資比例多達(dá)百分之三十,諸如煉油廠海水淡化裝置都有換熱器的使用,從中不難看出換熱器的實(shí)際地位。為提高換熱器性能與使用效果,必須將研究的重心放在技術(shù)領(lǐng)域、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、換熱器理論三個(gè)層次,避免換熱器的應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)各種對(duì)其影響不利的問(wèn)題,尤其是腐蝕問(wèn)題。文章以換熱器防腐問(wèn)題為對(duì)象,分析防腐的有效方式。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備;換熱器;常見(jiàn)腐蝕;防腐工作

0前言

伴隨著國(guó)內(nèi)科技水平的提高,人們對(duì)換熱器的性能予以了越來(lái)越高的要求。不容忽視的是,因換熱器作業(yè)環(huán)境險(xiǎn)惡,所以換熱器本身的腐蝕性問(wèn)題比較突出。常見(jiàn)換熱器問(wèn)題包含三方面原因。第一層面電化學(xué)腐蝕,第二層面水質(zhì)腐蝕,第三層面應(yīng)力腐蝕包括熱應(yīng)力與負(fù)荷應(yīng)力兩種。由于眾多行業(yè)都會(huì)涉及到換熱器的應(yīng)用,不同行業(yè)的生產(chǎn)使用環(huán)境各有不同。所以換熱器的防腐工作有必要結(jié)合生產(chǎn)條件和實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,制定科學(xué)的解決措施,保障換熱器能夠正常運(yùn)行。

1換熱器種類(lèi)與防腐問(wèn)題

1.1換熱器種類(lèi)

所謂的換熱器也叫熱交換器,這是一種可以實(shí)現(xiàn)熱冷流體能量互相傳輸?shù)幕ぴO(shè)備,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將能量通過(guò)或熱或冷的流體導(dǎo)入該設(shè)備,隨后降低或是升高導(dǎo)出能量設(shè)備的熱情況。從熱量傳遞角度來(lái)看,換熱器有混合式、間壁式、蓄熱式等方式。而從冷熱流體的角度來(lái)看,換熱器有混流式、逆流式、順溜式、錯(cuò)流式等多種。該設(shè)備能夠讓生產(chǎn)工況趨于穩(wěn)定,傳熱面的熱流與溫度并不會(huì)再時(shí)間的遷移下發(fā)生過(guò)多變化。而原本不穩(wěn)定的工況卻會(huì)在換熱器的作用下出現(xiàn)變化[1]。以材料角度劃分,換熱器有玻璃、金屬、陶瓷等多種。而以換熱器的用途來(lái)看又出現(xiàn)了加熱器、蒸發(fā)器以及冷卻器等多種形式。正如其字面意思一樣,換熱器能夠?qū)崿F(xiàn)冷熱交替、交換,常被應(yīng)用于熱電廠、煤化工、鹽化工、石油化工等領(lǐng)域。換熱器有著較大的消耗量和使用量[2]。換熱器的防腐工作是必須予以高度關(guān)注的問(wèn)題。換熱器所接觸的物質(zhì)成分相對(duì)來(lái)說(shuō)非常復(fù)雜,生產(chǎn)過(guò)程中換熱器需要承受非常高的溫度、壓力以及腐蝕性材質(zhì)。這些問(wèn)題會(huì)引發(fā)換熱器腐蝕泄露情況發(fā)生。

1.2換熱器腐蝕問(wèn)題帶來(lái)的影響

結(jié)合近些年獲得的淘汰換熱器實(shí)際情況來(lái)看,化工換熱器腐蝕原因主要來(lái)自于金屬介質(zhì)與構(gòu)建表面運(yùn)動(dòng)速度,假設(shè)速度過(guò)快就會(huì)引起構(gòu)建部分腐蝕。比如含有顆粒氣體以及液體在告訴沖刷下就會(huì)形成10MPa壓力,導(dǎo)致?lián)Q熱器表面金屬遭到腐蝕、剝蝕。另外振動(dòng)同樣會(huì)磨損折流板管孔,一般情況下該問(wèn)題會(huì)以馬蹄凹槽以及深谷形狀出現(xiàn)。水作為常見(jiàn)熱交換介質(zhì),其本身也有一定腐蝕性因素[3]。這是因?yàn)樗约八械娜芙庋醵紩?huì)腐蝕換熱器。也就是說(shuō)空氣不僅會(huì)影響水循環(huán),同時(shí)還會(huì)腐蝕換熱器。以沉積物與材質(zhì)的角度來(lái)看,常見(jiàn)換熱器使用了碳鋼、石墨、玻璃、不銹鋼、銅等材料。其中錳硅磷等元素都會(huì)引發(fā)生銹問(wèn)題,進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱器遭到嚴(yán)重腐蝕。另外如果介質(zhì)不均勻流動(dòng)出現(xiàn)滯留情況,就會(huì)出現(xiàn)沉積物。不連續(xù)、不牢固、不均勻的問(wèn)題會(huì)引發(fā)裂縫情況的發(fā)生。不同的縫內(nèi)外氧也會(huì)引發(fā)電化學(xué)腐蝕,比如還原為酸溶液、陰極還原等等。

2換熱器失效的原因

2.1表面腐蝕

因金屬構(gòu)件與腐蝕介質(zhì)表面有著較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,所以構(gòu)件表面往往會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題就是人們常說(shuō)的磨損腐蝕。引起這類(lèi)問(wèn)題發(fā)生的原因?yàn)楦鞣N流動(dòng)介質(zhì),包括含有氣泡與顆粒的氣體、液體等。該問(wèn)題是高速流體帶給金屬已生成腐蝕機(jī)械沖刷以及新裸露金屬腐蝕作用綜合。石油化工生產(chǎn)介質(zhì)大多具有粘連性,因此為了避免出現(xiàn)介質(zhì)沉淀與結(jié)垢現(xiàn)象影響生產(chǎn)質(zhì)量與效率,通常都會(huì)對(duì)介質(zhì)予以一定流速要求,該要求通常為2米每秒。所謂的高速流體是含有氣泡與顆粒的各種流體,這種流體會(huì)導(dǎo)致金屬表面瞬間出現(xiàn)數(shù)十兆帕壓力,該壓力會(huì)導(dǎo)致與引發(fā)金屬表面疲勞。雖然很多設(shè)計(jì)師為防止流體流入殼體避免出現(xiàn)管子受到?jīng)_刷與沖擊都會(huì)在殼體進(jìn)口管束安裝防沖板,可是在高速流體的沖刷下,即便是防沖板本身也會(huì)出現(xiàn)損壞問(wèn)題。此外在微振動(dòng)、振動(dòng)的作用下,折流板管孔也會(huì)出現(xiàn)磨損問(wèn)題。其通常表現(xiàn)為出現(xiàn)深谷、凹槽,以流體流動(dòng)方向進(jìn)入金屬表面。

2.2沉積物電化學(xué)腐蝕

在介質(zhì)陷入滯留或是流動(dòng)不均的情況時(shí),換熱管表面會(huì)生成大量沉積物。因沉積物本身的特性是不均勻、不牢固、不連續(xù)的,所以一些部位會(huì)就此出現(xiàn)間隙與裂縫問(wèn)題。縫內(nèi)本身的外氧差異會(huì)進(jìn)一步加劇電化學(xué)腐蝕問(wèn)題,具體包括金屬溶解,陽(yáng)極氧化反應(yīng);還原為中性與堿性溶液,陰極還原反應(yīng);還原為酸溶液,陰極還原反應(yīng)。在腐蝕作用下不均勻的縫內(nèi)外電化學(xué)進(jìn)一步加劇了腐蝕嚴(yán)重程度。

2.3水側(cè)腐蝕

由于換熱器需要應(yīng)用水來(lái)作為熱交換介質(zhì),所以水腐蝕也是比較常見(jiàn)的問(wèn)題。水腐蝕是由其本身內(nèi)部的溶解氧、水汽滲透、pH值降低所引起的,當(dāng)然水中陰離子包括S2-,Cl-等也是水侵蝕的重要原因,這些原因會(huì)引發(fā)電化學(xué)腐蝕以及化學(xué)腐蝕。所以必須予以換熱管表面工作一定的要求,即換熱管的防腐表面必須加大硬度,具備耐溫變性、導(dǎo)熱性、附著力。此外還要具備出眾的抗離子侵蝕、抗水汽滲透等能力。

3預(yù)防換熱器腐蝕的具體措施

3.1涂抹防腐涂料

這種方式是最簡(jiǎn)單的方式,通過(guò)涂抹防腐涂料,用鍍層的方式防止帶有腐蝕特性的介質(zhì)接觸金屬表面。使用該方法只需在表面涂抹保護(hù)層就可以提高換熱器抗腐蝕性能力。一般來(lái)說(shuō)目前常用的包括各種高分子有機(jī)混合物溶液,當(dāng)然如今人們已經(jīng)漸漸開(kāi)始更換防腐涂料。采用防油、重防腐以及防溶劑涂料、高溫涂料進(jìn)行處理。當(dāng)然不同滲鋁、生產(chǎn)鍍鋅廠家本身的生產(chǎn)質(zhì)量有好有壞導(dǎo)致?lián)Q熱器本身的性能參差不齊。為解決這一情況就必須重視產(chǎn)品質(zhì)量控制,選擇性能出眾的防腐材料,保障防腐有效性,減少換熱器腐蝕性情況發(fā)生。常用方法包括包鍍、熱浸、電鍍、火焰噴涂、蒸汽鍍等,這些方法是常用的金屬涂層施工,而無(wú)機(jī)涂層方法則包括噴涂、滲鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化等方法。

3.2定期養(yǎng)護(hù)與維修

只有早期防護(hù)并不能徹底滿(mǎn)足化工散熱器腐蝕性需要,時(shí)間帶來(lái)的設(shè)備老化以及防腐層脫落都會(huì)引起設(shè)備的進(jìn)一步腐蝕。所以必須制定定期維修計(jì)劃,即便設(shè)備沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題也要進(jìn)行認(rèn)真的檢修、維護(hù)工作。結(jié)合環(huán)境情況采用化學(xué)清洗、反清洗。定期清洗等方式,避免因微生物的繁殖以及各種生產(chǎn)油污引發(fā)設(shè)備腐蝕。該問(wèn)題可以有效避免換熱器在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中,受到如介質(zhì)流動(dòng)過(guò)快、溫度過(guò)高等問(wèn)題引發(fā)的機(jī)器腐蝕,保障機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

因換熱器在各行各業(yè)的應(yīng)用非常廣泛,不同條件下會(huì)出現(xiàn)不同的腐蝕性原因。所以在應(yīng)用換熱器之前必須結(jié)合行業(yè)特征、行業(yè)情況分析腐蝕情況,結(jié)合其出現(xiàn)原理、出現(xiàn)原因制定技術(shù)對(duì)策。找出有效、可行、安全的防腐措施,建立維修服務(wù)渠道,通過(guò)涂抹防腐涂料的方式,提高換熱器防腐能力,保障換熱器防腐性能和正常使用。

參考文獻(xiàn):

[1]陳鵬程.化工設(shè)備換熱器的常見(jiàn)腐蝕與防腐[J].當(dāng)代化工研究,2017,(11):86-87.

[2]梁爽,梁國(guó)欽.化工設(shè)備換熱器的常見(jiàn)腐蝕與防腐[J].石化技術(shù),2017,24(11):25.

[3]陳洲鵬,徐慧.化工設(shè)備換熱器的常見(jiàn)腐蝕與防腐[J].化工管理,2016,(30):187.

作者:李躍春 單位:云南磷化集團(tuán)海口磷業(yè)有限公司