化工设备换热器的常见腐蚀与防腐研究

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:周硕磊
[导读] 摘要:众所周知,换热器是当前化工设备中最为主要的组成部分,在化工设备工作过程中出现温度过高情况时,换热器可有效降低化工设备温度,使其贴合化工工艺生产标准。
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        摘要:众所周知,换热器是当前化工设备中最为主要的组成部分,在化工设备工作过程中出现温度过高情况时,换热器可有效降低化工设备温度,使其贴合化工工艺生产标准。由于化工设备换热器工作环境的复杂性、工作强度、人为损坏等各种因素的影响,换热器腐蚀情况较为常见,给化工设备正常工作带来一定影响。改善换热器腐蚀情况,保证化工设备换热器正常工作运转至关重要。鉴于此,文章主要针对化工设备换热器的常见腐蚀和防腐进行了分析,以供借鉴。
        关键词:化工设备换热器;常见腐蚀;防腐措施
        1导言
        通过化工设备的生产特点可以知道,化工设备换热器所接触的介质大多具有强腐蚀性的特点,在一定程度上还具有高温高压、高流速及形式丰富的特点。在一定意义上这也为化工设备换热器提出了更高的要求。据相关数据统计显示,在化工设备换热器中最为普遍的故障便是设备的腐蚀,占总故障率的90%。所以在当下对化工生产极度重视、安全与经济和谐发展的大环境下,优化化工设备换热器抗腐蚀性刻不容缓。
        2化工设备换热器常见腐蚀情况分析
        2.1表面磨损腐蚀
        化工设备换热器在其作业过程中,装置金属组件表层会无法避免地与腐蚀性较强的介质接触,在相对运动的作用下,金属组件表层会产生局部磨损腐蚀的现象,简称为磨损。进而导致设备的局部或全面故障,对化工生产工作的安全和质量造成较大的影响。比如说一些液体、气体对装置金属表层进行冲击和摩擦时所形成的压力会达到5~10MPa,加快了换热器的腐蚀。因为具有腐蚀性特点的介质具有各式各样的形态,它有可能是气体、也可能是液体、固体颗粒,但总的来说直接引发化工设备换热器腐蚀的还是高速流体,因为高速流体可以长期、持续性地对散热器金属表层造成冲击和破坏,加上受外界作用力的影响以及表层金属皮腐蚀作用形成合力,进一步加速了散热器的腐蚀,导致设备发生故障。比如说,经过持续机械冲刷传热面或加重装置表层压力,气体介质便会具有剥蚀功能,对装置表面金属造成腐蚀;在具有腐蚀性特点的介质持续对装置进行冲击时,换热器的组件也会出现腐蚀问题,例如折流板等会因为轻微振动或一些其他振动问题而导致磨损。
        2.2电化学腐蚀
        化工设备换热器在生产过程中,受化学物质原材料的影响较大,当介质流动性较大、且流动不均,易在换热器表面停滞不前时,沉积物在换热器表面造成腐蚀,出现缝隙或裂痕。裂缝内外出现氧气差异,化学设备换热器出现电化学腐蚀,电化学腐蚀会在短期内造成换热器表面大面积腐蚀。在停用后,还会导致换热器表面沉积物沉淀,造成其表面粗糙,在化工设备运行过程中,因换热器表面粗糙程度过高,机组启动时水铁含量增高,给设备运行带来较大阻力,加剧换热器腐蚀。
        2.3化工设备换热器换热管“水”侧腐蚀
        作为化工设备换热器中的最主要介质之一,水当然也会滋生一些腐蚀问题。最主要原因便是一些在生产化工产品的过程中,所应用的水的pH值较低,溶解氧含量相对较高。所以便导致装置出现了腐蚀现象。另外一个直接原因便是因为渗透进来的汽水、酸性水、溶解酶、管道内空气的增多会使管道壁的表层腐蚀。所以,为了电化学的问题得到进一步的改善,需要提高换热器换热管的抗腐蚀性和抗水汽渗透性,使其导热和耐高温的性能得到进一步提升。
        3化工设备换热器防腐控制措施分析
        3.1在换热器表层涂刷防腐涂料
        化工设备换热器防腐措施中应用最为广泛、功能性最强的措施便是防腐涂层,具体操作方式为在换热器金属表层覆盖一层涂层或金属涂层,这样便可以实现对金属和腐蚀物的有效隔离。

电镀、包镀、火焰喷涂、热浸等都是防腐图层的主要使用方法;防腐涂层的无机涂层有喷涂、化学变化、渗渡等方法,在喷涂结束之后可以让涂层暴露于高温之下,进行烘烤作业,使其能够能够牢固地附着于金属表层上。金属涂层有着其特有的优势,那便是它的可变形性。无机涂层相较脆弱,不耐弯折。在进行涂层过程中一定要保证不能出现孔洞或裂痕,否则这些暴露出的区域便会成为腐蚀的重点区域。
        防锈涂料中有一种主要材料为红丹环氧,红丹环氧有着防锈性强的特点,可以承受多数酸碱介质,并且在高温中也具有耐受性,拥有极佳的机械性能、硬度、黏着力、耐磨擦力。所以红丹环氧对介质中的杂质来说可以实现对金属表层的有效保护,一些例如水垢的杂质也难以附着在金属表层上,因为还有介质作用力的运动,所以杂质也会被水流冲走。其次,红丹环氧中还有大量的金属元素,可以将导热加快,漆层较薄,不易生锈和结垢,表层十分光滑可以为水体的流动提供保障,达到良好的换热效果。应用最为广泛的底漆和面漆为聚氨酯(聚氨基甲酸酯漆),聚氨酯具有漆膜强韧、表面光滑、黏着力强、容易经受水磨、耐腐蚀的特点。在高聚物的分子作用下聚氨酯可以生成闭环氢键,受到外力的影响氢键可以分离吸收来自外部的能量。当外力消失后再次生成新的氢键,在这样循环反复的过程下使得聚氨酯具有超强的耐磨性。与一些其他的面漆、底漆相比,在硬度都一致的条件下,受到氢键的作用,对提高聚氨酯漆断裂伸长率有着很大的推动作用。除此之外,聚氨酯还能在高温环境中进行烘干,对反应器的使用来说十分适用,从施工条件来讲也比常规烘烤防腐漆更加适用。
        3.2电化学防腐保护
        换热器的电化学腐蚀有两类情况,一是碳素钢的电化学腐蚀,二是阴阳极之间的电流腐蚀。以电流腐蚀为例进行说明,换热器出现电化学腐蚀的本质是阴阳极之前摩擦不平衡产生腐蚀电流,对换热器内部产生腐蚀影响。针对这一情况,相关化工生产部门可采用电极电位转化法进行防腐处理,即将换热器电极电位原位较高的防腐体金属置换为电极电位比被防腐体低的金属,再将其与被防腐体接触,将腐蚀电流传导到低电位金属中,对处于高电位的化工设备换热器进行防腐处理,也就是牺牲阳极保护法。此类电化学防腐保护方法将化工设备换热器中的微电池中的阳极与阴极进行转换,能够有效改善电化学腐蚀现象,降低化工设备换热器的腐蚀概率,保证设备的正常运转,提高化工生产工作效率。
        3.3完善化工设备换热器检修制度
        检修制度匮乏、设置不严谨是导致化工设备换热器腐蚀情况严重的主要原因之一,缺少严格的制度约束,化工生产工作人员的日常检修意识薄弱,对化工设备换热器工作运转情况关注度不够,导致换热器腐蚀情况不能被及时发现,得不到有效改善。为解决这一问题,化工生产相关部门必须完善化工设备换热器检修制度,设定专业化检修标准,派设专业人员成立检修小组,定期对化工设备换热器工作情况进行检修,一旦发现换热器不正常运转情况立即上报维修或更换,并要求检修负责人员做好检修记录,定期上交至领导部门检查,避免工作人员懈怠检修工作。同时,化工生产部门要设立完备的换热器检修标准,如换热器表面温度是否过高、金属表层是否有水汽存在、是否存在裂纹剥落情况等,以高标准、严要求的化工设备换热器检修标准要求工作人员,能够及时有效地发现化工设备换热器存在的不正常情况,避免其发生腐蚀现象。除此之外,有关部门还需要设置相应的员工责任制度,对检修人员存在的逃避检修工作、检修工作疏漏、不严谨等现象进行约束,一旦发现必须从严从重处理,以保证化工设备换热器检修工作的正常开展,提高换热器工作质量,延长换热器工作寿命。
        4结束语
        总之,针对化工设备换热器的腐蚀问题,首先必须对腐蚀成因有一个详细的认识,使用防腐技术加强对金属构件的保护,实施安全、合理、有效的防腐措施,定期对换热器进行检查和维护,为其正常运转提供保障。
        参考文献:
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