【康沃真空網(wǎng)】換熱器防腐
換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設備，在生產(chǎn)中占有重要地位。換熱器機組腐蝕是化工生產(chǎn)中一個常見的問題，如何有效預防腐蝕顯得很重要。
換熱器機組腐蝕的常見現(xiàn)象
一、金屬腐蝕的本質(zhì)
圖1 鐵銹
在自然界中大多數(shù)金屬常以礦石的形式，即金屬化合物的形式存在，而腐蝕則是一種金屬回復到自然狀態(tài)的過程。例如，鐵在自然界中大多為赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)，而鐵的腐蝕產(chǎn)物—鐵銹主要成分也是Fe2O3，如圖(1)所示，可見，鐵的腐蝕過程正是回復到它的自然狀態(tài)—礦石的過程。
因此，金屬腐蝕的本質(zhì)就是在一定的環(huán)境中金屬經(jīng)過反應回復到化合物狀態(tài)的過程。
1、化學腐蝕
金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應而被氧化損耗的過程，如圖(2)所示。
圖2 金屬發(fā)生化學腐蝕
2.電化學腐蝕
而金屬表面與電解質(zhì)溶液因發(fā)生電化學作用而產(chǎn)生的電化學腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕，如圖(3)所示。電化學腐蝕通常又以應力腐蝕破裂、點蝕(小孔腐蝕)、縫隙腐蝕等局部腐蝕的形式出現(xiàn)。
圖3 金屬發(fā)電化學腐蝕
制冷機組換熱器管產(chǎn)生腐蝕的原因
與水質(zhì)不純、大氣對水的污染、管內(nèi)壁面狀況以及水流速大小等因素均有著密切關系。由于管內(nèi)壁結(jié)垢附著物(氧化鐵、鈣鹽沉積物、污泥物等)的存在，經(jīng)常出現(xiàn)管內(nèi)壁的局部侵蝕和點蝕。
1.水側(cè)管內(nèi)壁的局部侵蝕
圖4 水側(cè)管內(nèi)壁的局部侵蝕
當含有污物、空氣(大氣中溶入了SO2)、亞硫酸氣的冷水(或冷卻水)急速流過金屬管內(nèi)時，會沖破管內(nèi)表面上的一層耐腐蝕保護膜。
如圖(4)所示，在管保護膜剝離的表面，由于金屬離子濃度差，形成陽極金屬離子少的部位)和陰極(金屬離子多的部位)的電化學腐蝕，產(chǎn)生此種腐蝕的管內(nèi)表面上會呈現(xiàn)魚鱗坑凹狀并帶有細小斑點。
2.水側(cè)管內(nèi)壁的點蝕和孔蝕
換熱器管水側(cè)的腐蝕多是在水垢或其他附著物不均勻覆蓋的情況下產(chǎn)生的。對銅及其合金，當管內(nèi)壁表面附有多孔性的污泥、泥砂時，會造成氧濃度差電池的另一種電化學腐蝕。
例如，當冷水或冷卻水中含有0. 1mg/L的銅離子時，就會產(chǎn)生小電池，使銅離子鍍在鐵上并產(chǎn)生點蝕和孔蝕現(xiàn)象，即鍍銅現(xiàn)象。
3.水室側(cè)管板表面的腐蝕
換熱器位于水室側(cè)管板表面，特別是管四周表面也會產(chǎn)生電化學腐蝕，這種腐蝕痕跡呈斑塊狀。
4.換熱器管應力腐蝕破裂
黃銅換熱器處于某些環(huán)境中(如在水、水蒸汽、大氣中)，在應力狀態(tài)下可能產(chǎn)生應力腐蝕破裂。應注意的是制冷劑氨是使銅合金(黃銅和青銅)破裂的腐蝕劑。對黃銅來說，其耐破裂性能隨銅含量的增加而增強。
換熱器防腐蝕的四大方法
一、耐腐蝕材料
圖5 不銹鋼耐蝕材料
采用耐蝕材料(如雙目不銹鋼、哈氏合金、鈦、鈦合金、銅等)，如圖(5)所示，這些材料耐腐蝕性強，可以提高換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價格昂貴，制造成本高，一次性投入的成本大，企業(yè)一般難以接受，推廣困難。
二、電化學保護法
1. 陰極保護
利用外加直流電源，使金屬表面上的陽極變?yōu)殛帢O而受到保護。這種方法消耗電量大，費用高，采用極少。
2.陽極保護法
把被保護的設備接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達到保護。碳鋼換熱器的造價低，但耐腐蝕性差。
通過采用犧牲陽極保護技術可以提 高換熱器的使用壽命，但這一技術的保護作用僅限于管子入口處的有限長度內(nèi), 管內(nèi)深處難以實現(xiàn)陰極保護，所以犧牲陽極保護法在換熱器上的應用受到了很大限制。
三、添加緩蝕劑法
圖6 管板使用緩蝕劑前后
在腐蝕性介質(zhì)中，加入少量的某些物質(zhì)，而這些物質(zhì)能使金屬的腐蝕大大降低，甚至停止，這類物質(zhì)稱為緩蝕劑。圖(6)是使用緩蝕劑前后的對比，緩蝕劑的加入應以不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量為原則。
四、防腐蝕涂層法
圖7 涂層法防腐
在金屬表面，通過一定的涂覆方法，覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護層，以避免金屬表面與腐蝕介質(zhì)的直接接觸，如圖(7)所示。
這種技術方法最為經(jīng)濟有效，最初用于防止氣體介質(zhì) 腐蝕，所用涂料大部分為有機高分子混合物溶液?，F(xiàn)在人們逐漸向防油及防溶劑涂料、高溫涂料、重防腐涂料及特殊環(huán)境用涂料方向發(fā)展。
施工工藝要求
表面處理——設備噴砂除銹、除油，露出金屬本色；
涂層厚度——換熱器涂層厚度是關鍵指標，要求既達到防腐目的，又能滿足增熱要求，一般涂層厚為80～250 μm。漆層過厚，會影響傳熱，漆膜發(fā)脆；
施工方式——多為浸泡式或利用換熱器本身作殼體，用泵循環(huán)來涂管內(nèi)壁，管外壁利用浸泡方法；
涂層次數(shù)——底漆 2 層，面漆 4 層，每層厚度 25～40μm；
加熱方法——涂層表面干后，進烘房加熱固化。從80 ℃開始升溫，徐徐升高至160 ℃恒溫2 h，然后自然降溫；
漆層質(zhì)量要求——平整光滑，無麻點、針孔、裂紋、漏涂，厚度均勻。
結(jié)語：
所有化工裝置中，換熱器的腐蝕形態(tài)比較接近，因此可以將腐蝕類型分為：沉積物引起的電化學腐蝕；負荷應力、熱應力引起的應力腐蝕；入口處流速較高磨損腐蝕；溶解氧腐蝕和材質(zhì)問題。另外，根據(jù)換熱器的腐蝕狀態(tài)、現(xiàn)場的實際條件，采用不同的防腐措施。
