换热器的腐蚀与防护措施
2021-01-04 05:07:45
hualin
换热器（heat exchanger）是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
腐蚀特征
换热器的主要腐蚀部位是管子、管子与管板连接处及壳体。
01管子的腐蚀
管子的腐蚀有全面腐蚀与局部腐蚀两种。全面腐蚀减薄时，寿命可以预测，局部腐蚀减薄如下图所示：
离管子入口端40~50mm处的管端腐蚀是最容易发生的，这与入口介质的涡流磨损与腐蚀共存有关，管子内侧有残留物堆积或粘着也易产生点腐蚀。
02管子与管板连接处的腐蚀
腐蚀主要分布在管板边、管板孔与管子之间的缝隙区，对单纯的强度胀接，会产生应力腐蚀裂纹。
03壳体的腐蚀
壳体及其附件完全是焊接结构，因此焊缝及热影响区易发生腐蚀、裂纹，特别是处理腐蚀性介质时，由于焊接质量不好更容易发生。
当壳体材质与折流板材质的电解电位不同，折流板材质的电位高于壳体，且壳侧介质为电解质时，壳体内侧因此受电化学腐蚀，尤其当电解质是含离子化合物的水时腐蚀更剧烈。这种腐蚀易发生在卧式换热器的下部，如下图所示：
防止此类腐蚀的方法：
（1） 壳程为电解质时，应避免选用不同电解电位材质的折流板；
（2） 在已制成的换热器中有折流板对壳体的电化学腐蚀，要做到定期检查，折流板部分的壳体要重点检查；
（3） 对已造成的壳体减薄，检修时对减薄部分堆焊；
（4） 壳体外侧进行补强；
（5） 对必须采用高电位折流板的壳体内侧应作贴衬处理。
防腐蚀措施
防止换热器腐蚀的最根本的方法是采用能耐介质腐蚀的金属和非金属材料，或采取有效的防腐蚀措施。
01金属隔离层
在换热器与腐蚀介质接触的表面，通过一定的方法覆盖上一层耐腐蚀性较强的金属或合金，隔绝腐蚀介质与换热器的表面接触，常用的方法有衬里、金属堆焊、复合板、复合管和金属喷涂、渗金属等。
02涂料保护
在换热器与腐蚀介质接触的表面，通过一定的涂覆方法，覆盖上一层耐腐蚀的涂料保护层，以避免与腐蚀介质直接接触，这是一种最经济有效的方法。
对防腐涂料的要求有以下三点：
（1） 涂层要有较好的耐蚀性。涂料所形成的涂层，在接触各种酸、碱、盐、工业污水和污染大气等腐蚀介质时，应比较稳定，涂层既不能被腐蚀所溶解、溶胀或分解，也不能与介质起化学反应生成新的有害物质。
（2） 涂层要有较好的防渗性，涂层在接触渗透性较大的液体和气体介质时，能较好地阻止渗透；涂层的防渗性除涂料本身的品质外，涂层的层数和厚度，也是达到较好防渗性必要条件，必须达到规定的涂层和厚度。
（3） 涂层要有较好的附着力和柔韧性。不能因为换热器的振动或轻微变形就脱落，并要求涂层有一定的机械强度。
（4） 涂层必须在运输、安装过程中保护好。
03电化学保护
采用阴极保护和阳极保护两种。阴极保护是利用外加直流电源，使金属表面变为阴极而达到保护的目的。此法耗电量大，费用高，用得不多。阳极保护是把被保护的换热器接以外加电源的阳极，使金属表面生成钝化膜，从而得到保护。
防止应力腐蚀措施
换热管的应力腐蚀多发生在管和管板焊接部位，以及管与折流板交界处。这些部位都有局部应力集中，在腐蚀介质状态条件下，易产生应力腐蚀，表现为焊接部位出现裂纹；管与管板间的间隙，易产生CI-的聚集及氧的浓差，从而容易在管表面形成点坑或缝隙腐蚀，使它成为SCC（应力腐蚀开裂）的裂源。管子与折流板交界处，往往是由于管子长，折流板多，管子稍有弯曲，容易造成管壁与折流板处产生局部应力集中，加之间隙的存在，故其交界处成为应力腐蚀的薄弱环节。对于换热器的应力腐蚀，可采取以下方法防护：
01消除CI-浓缩积聚的条件
对管子与管板采用新型连接结构——内孔焊接，这样可以从根本上消除管头的缝隙，杜绝Cl-在这里浓缩的可能性。
02胀管段应占全管板厚度
目前消除管与管板间隙最简单实用的做法是强度焊加贴胀，但胀管深度应达管板底部，以消除全部缝隙。目前绝大多数制造厂和检修单位，采用的多辊式挤压机械胀管法，使管子产生塑性变形以及加工硬化现象，产生很大的残余应力。因此，对强应力腐蚀介质下的换热器，应对管板进行消除应力热处理。而采用静压式液袋、橡胶胀管法可大大降低管子外表面的拉伸应力。