換熱器的腐蝕與防護(hù)措施
2021-01-04 05:07:45
hualin
換熱器（heat exchanger）是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，其在化工生產(chǎn)中可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用廣泛。
腐蝕特征
換熱器的主要腐蝕部位是管子、管子與管板連接處及殼體。
01管子的腐蝕
管子的腐蝕有全面腐蝕與局部腐蝕兩種。全面腐蝕減薄時，壽命可以預(yù)測，局部腐蝕減薄如下圖所示：
離管子入口端40~50mm處的管端腐蝕是最容易發(fā)生的，這與入口介質(zhì)的渦流磨損與腐蝕共存有關(guān)，管子內(nèi)側(cè)有殘留物堆積或粘著也易產(chǎn)生點腐蝕。
02管子與管板連接處的腐蝕
腐蝕主要分布在管板邊、管板孔與管子之間的縫隙區(qū)，對單純的強(qiáng)度脹接，會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。
03殼體的腐蝕
殼體及其附件完全是焊接結(jié)構(gòu)，因此焊縫及熱影響區(qū)易發(fā)生腐蝕、裂紋，特別是處理腐蝕性介質(zhì)時，由于焊接質(zhì)量不好更容易發(fā)生。
當(dāng)殼體材質(zhì)與折流板材質(zhì)的電解電位不同，折流板材質(zhì)的電位高于殼體，且殼側(cè)介質(zhì)為電解質(zhì)時，殼體內(nèi)側(cè)因此受電化學(xué)腐蝕，尤其當(dāng)電解質(zhì)是含離子化合物的水時腐蝕更劇烈。這種腐蝕易發(fā)生在臥式換熱器的下部，如下圖所示：
防止此類腐蝕的方法：
（1） 殼程為電解質(zhì)時，應(yīng)避免選用不同電解電位材質(zhì)的折流板；
（2） 在已制成的換熱器中有折流板對殼體的電化學(xué)腐蝕，要做到定期檢查，折流板部分的殼體要重點檢查；
（3） 對已造成的殼體減薄，檢修時對減薄部分堆焊；
（4） 殼體外側(cè)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；
（5） 對必須采用高電位折流板的殼體內(nèi)側(cè)應(yīng)作貼襯處理。
防腐蝕措施
防止換熱器腐蝕的最根本的方法是采用能耐介質(zhì)腐蝕的金屬和非金屬材料，或采取有效的防腐蝕措施。
01金屬隔離層
在換熱器與腐蝕介質(zhì)接觸的表面，通過一定的方法覆蓋上一層耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金，隔絕腐蝕介質(zhì)與換熱器的表面接觸，常用的方法有襯里、金屬堆焊、復(fù)合板、復(fù)合管和金屬噴涂、滲金屬等。
02涂料保護(hù)
在換熱器與腐蝕介質(zhì)接觸的表面，通過一定的涂覆方法，覆蓋上一層耐腐蝕的涂料保護(hù)層，以避免與腐蝕介質(zhì)直接接觸，這是一種最經(jīng)濟(jì)有效的方法。
對防腐涂料的要求有以下三點：
（1） 涂層要有較好的耐蝕性。涂料所形成的涂層，在接觸各種酸、堿、鹽、工業(yè)污水和污染大氣等腐蝕介質(zhì)時，應(yīng)比較穩(wěn)定，涂層既不能被腐蝕所溶解、溶脹或分解，也不能與介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)生成新的有害物質(zhì)。
（2） 涂層要有較好的防滲性，涂層在接觸滲透性較大的液體和氣體介質(zhì)時，能較好地阻止?jié)B透；涂層的防滲性除涂料本身的品質(zhì)外，涂層的層數(shù)和厚度，也是達(dá)到較好防滲性必要條件，必須達(dá)到規(guī)定的涂層和厚度。
（3） 涂層要有較好的附著力和柔韌性。不能因為換熱器的振動或輕微變形就脫落，并要求涂層有一定的機(jī)械強(qiáng)度。
（4） 涂層必須在運輸、安裝過程中保護(hù)好。
03電化學(xué)保護(hù)
采用陰極保護(hù)和陽極保護(hù)兩種。陰極保護(hù)是利用外加直流電源，使金屬表面變?yōu)殛帢O而達(dá)到保護(hù)的目的。此法耗電量大，費用高，用得不多。陽極保護(hù)是把被保護(hù)的換熱器接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而得到保護(hù)。
防止應(yīng)力腐蝕措施
換熱管的應(yīng)力腐蝕多發(fā)生在管和管板焊接部位，以及管與折流板交界處。這些部位都有局部應(yīng)力集中，在腐蝕介質(zhì)狀態(tài)條件下，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，表現(xiàn)為焊接部位出現(xiàn)裂紋；管與管板間的間隙，易產(chǎn)生CI-的聚集及氧的濃差，從而容易在管表面形成點坑或縫隙腐蝕，使它成為SCC（應(yīng)力腐蝕開裂）的裂源。管子與折流板交界處，往往是由于管子長，折流板多，管子稍有彎曲，容易造成管壁與折流板處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，加之間隙的存在，故其交界處成為應(yīng)力腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)。對于換熱器的應(yīng)力腐蝕，可采取以下方法防護(hù)：
01消除CI-濃縮積聚的條件
對管子與管板采用新型連接結(jié)構(gòu)——內(nèi)孔焊接，這樣可以從根本上消除管頭的縫隙，杜絕Cl-在這里濃縮的可能性。
02脹管段應(yīng)占全管板厚度
目前消除管與管板間隙最簡單實用的做法是強(qiáng)度焊加貼脹，但脹管深度應(yīng)達(dá)管板底部，以消除全部縫隙。目前絕大多數(shù)制造廠和檢修單位，采用的多輥式擠壓機(jī)械脹管法，使管子產(chǎn)生塑性變形以及加工硬化現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力。因此，對強(qiáng)應(yīng)力腐蝕介質(zhì)下的換熱器，應(yīng)對管板進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。而采用靜壓式液袋、橡膠脹管法可大大降低管子外表面的拉伸應(yīng)力。