換熱器是制冷、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。換熱器機(jī)組腐蝕是化工生產(chǎn)中一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，如何有效預(yù)防腐蝕顯得很重要。

一、換熱器機(jī)組腐蝕的常見(jiàn)現(xiàn)象

1、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(fù)到自然狀態(tài)的過(guò)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(jiàn)，鐵的腐蝕過(guò)程正是回復(fù)到它的自然狀態(tài)—礦石的過(guò)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(guò)反應(yīng)回復(fù)到化合物狀態(tài)的過(guò)程。

2、金屬腐蝕的類(lèi)型

☆ 化學(xué)腐蝕

金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過(guò)程，如圖2所示。

        圖2 金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕

☆ 電化學(xué)腐蝕

而金屬表面與電解質(zhì)溶液因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見(jiàn)的腐蝕，如圖3所示。電化學(xué)腐蝕通常又以應(yīng)力腐蝕破裂、點(diǎn)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(xué)腐蝕

二、制冷機(jī)組換熱器管產(chǎn)生腐蝕的原因

與水質(zhì)不純、大氣對(duì)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(guān)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(diǎn)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(dāng)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(guò)金屬管內(nèi)時(shí)，會(huì)沖破管內(nèi)表面上的一層耐腐蝕保護(hù)膜。如圖4所示，在管保護(hù)膜剝離的表面，由于金屬離子濃度差，形成陽(yáng)極(金屬離子少的部位)和陰極(金屬離子多的部位)的電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生此種腐蝕的管內(nèi)表面上會(huì)呈現(xiàn)魚(yú)鱗坑凹狀并帶有細(xì)小斑點(diǎn)。

2、水側(cè)管內(nèi)壁的點(diǎn)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(duì)銅及其合金，當(dāng)管內(nèi)壁表面附有多孔性的污泥、泥砂時(shí)，會(huì)造成氧濃度差電池的另一種電化學(xué)腐蝕。例如，當(dāng)冷水或冷卻水中含有0. 1mg/L的銅離子時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生小電池，使銅離子鍍?cè)阼F上并產(chǎn)生點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，這種腐蝕痕跡呈斑塊狀。

4、換熱器管應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)下可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。應(yīng)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(duì)黃銅來(lái)說(shuō)，其耐破裂性能隨銅含量的增加而增強(qiáng)。

三、換熱器防腐蝕的四大方法

1、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(qiáng)，可以提高換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價(jià)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。

2、電化學(xué)保護(hù)法

☆ 陰極保護(hù)

利用外加直流電源，使金屬表面上的陽(yáng)極變?yōu)殛帢O而受到保護(hù)。這種方法消耗電量大，費(fèi)用高，采用極少。

☆ 陽(yáng)極保護(hù)法

把被保護(hù)的設(shè)備接以外加電源的陽(yáng)極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達(dá)到保護(hù)。碳鋼換熱器的造價(jià)低，但耐腐蝕性差。

通過(guò)采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)可以提 高換熱器的使用壽命，但這一技術(shù)的保護(hù)作用僅限于管子入口處的有限長(zhǎng)度內(nèi), 管內(nèi)深處難以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，所以犧牲陽(yáng)極保護(hù)法在換熱器上的應(yīng)用受到了很大限制。

3、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(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為緩蝕劑。圖6是使用緩蝕劑前后的對(duì)比，緩蝕劑的加入應(yīng)以不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量為原則。

4、防腐蝕涂層法

圖7 涂層法防腐

在金屬表面，通過(guò)一定的涂覆方法，覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護(hù)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(shù)方法最為經(jīng)濟(jì)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(jī)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。

四、3大換熱器防腐案例

案例一：余熱發(fā)電凝汽器管板及水室防腐防銹蝕保護(hù)  

128L自流平高聚物陶瓷復(fù)合材料涂層優(yōu)良的防腐性能在凝汽器管板和水室防腐上得到很好的應(yīng)用 ,它不但可以用于電廠(chǎng)已投運(yùn)的凝汽器的防腐，也可以用于新制造的凝汽器預(yù)防腐保護(hù)。通過(guò)多項(xiàng)工程應(yīng)用證明其性能是穩(wěn)定可靠的，很好地減輕或消除了凝汽器運(yùn)行中產(chǎn)生的腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備整體運(yùn)行壽命，已成為眾多企業(yè)用戶(hù)設(shè)備管理工作中不可或缺的重要技術(shù)手段。

案例二：溴化鋰吸收式制冷機(jī)冷凝器管板防腐保護(hù)  

案例三：列管式換熱器（甲烷氯化物)管板腐蝕保護(hù)

甲烷氯化物列管式冷卻器為氯烴生產(chǎn)企業(yè)中非常重要的設(shè)備，在工藝設(shè)備生產(chǎn)中占比很高，它采用同性物質(zhì)冷卻方式，殼程中介質(zhì)為一氯甲烷，管程中介質(zhì)為低溫度二三氯甲烷混合物。

在生產(chǎn)中，管板板面與管程口位置經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕泄漏。出現(xiàn)的后果為，一是一氯甲烷在流動(dòng)中混入微量二三氯甲烷混合物，直接導(dǎo)致產(chǎn)品不合格；二是管程中二三氯甲烷混合物中混入一氯甲烷，造成物料的浪費(fèi)。

同時(shí)因此問(wèn)題頻率出現(xiàn)，直接影響到了設(shè)備的安全連續(xù)運(yùn)行，給企業(yè)增加了維修的時(shí)間和人工成本。長(zhǎng)期以來(lái)因管板腐蝕滲漏問(wèn)題得不到妥善解決，已成為行業(yè)難題。

采用福世藍(lán)EE-101材料防腐處理后，根據(jù)一年的跟蹤使用反饋的信息，基本已經(jīng)杜絕了管板口位置的腐蝕泄漏，大大提高了管板的使用效率與年限，降低了更換頻率及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備更換費(fèi)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保企業(yè)安全連續(xù)生產(chǎn)。